Question

【題目】（14分）新型潔凈能源能夠解決環境污染、能源短缺等問題，真正把“綠水青山就是金山銀山”落實到我國的各個角落。氫氣作為清潔高效、可持續“零碳”能源被廣泛研究，而水煤氣變換反應(WGSR)是一個重要的制氫手段。

（1）WGSR 的氧化還原機理和羧基機理如圖所示。則熱化學方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH中，對ΔH表述錯誤的是________（填字母）。

A．氧化還原機理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7

B．羧基機理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7

C．氧化還原機理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7

D．羧基機理途徑：ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7

E．ΔH=ΔH1++ΔH7

（2）水煤氣變換反應在不同條件時CO的轉化率不同，下圖為壓力、溫度、不同溫度時鉀的化合物對CO的轉化率的影響關系圖，請認真觀察圖中信息，結合自己所學知識及生產實際，寫出水煤氣變換反應的條件：溫度選擇________℃；鉀的化合物中_______催化效果最明顯；壓力選擇______Mpa，選用此壓力的原因為________。

（3）如圖是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三種催化劑在合金團簇上WGSR最佳反應路徑的基元反應能量圖，反應能壘（活化能）最_______（填“高”或“低”）的步驟，為整個反應的速控步驟；三種催化劑催化反應的速控步驟__________（填“相同”或“不相同”）；三種催化劑中，___________在合金團簇上的WGSR各基元反應能壘較小，對 WGSR 表現出較好的催化活性。

（4）已知某密閉容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO的平衡物質的量濃度c(CO)與溫度T的關系如圖所示。若T1、T2、T3時的平衡常數分別為K1、K2、K3，則K1、K2、K3由小到大的關系為____________。

Answer 1

【答案】CD（2分） 600（1分） KHCO3（1分） 25（1分） 在23~25 MPa，隨著壓力的升高，CO 轉化率先快速增加，但在壓力達到 25 MPa之后，CO 轉化率的增加減緩（2分） 高（1分） 不相同（1分） Au12Cu（2分） K3＜K2＜K1（3分）

【解析】

（1）根據蓋斯定律可知①ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7；②ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5b+ΔH7；③ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7；④ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH6，E項可由（①+③）÷2得出。

（2）根據溫度對CO轉化率的影響圖可知，600℃，CO轉化率最高，故溫度選擇600 ℃；根據不同溫度時鉀的化合物對CO轉化率的影響圖可知，相同溫度時KHCO3對CO轉化率高，故選KHCO3；根據壓力對CO轉化率的影響圖可知，在23~25 MPa，隨著壓力的升高，CO 轉化率先快速增加，但在壓力達到 25 MPa之后，CO 轉化率的增加減緩，綜合各種因素，25 MPa時比較經濟實惠，故選擇25 MPa。

（3）反應能壘（活化能）最高的步驟，是反應最慢的步驟，也是整個反應的速控步驟；由反應途徑圖可知，三種催化劑催化的反應能壘最高的步驟不一致，有前有后，速控步驟不相同；由反應途徑圖可知，Au12Cu在合金團簇上的 WGSR各基元反應能壘較小，對 WGSR 表現出較好的催化活性。

（4）由題圖可知，溫度越高平衡時c(CO)越大，說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動，即ΔH<0，該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數減小，故K3<K2<K1。