CO2甲烷化加快了能源结构由化石燃料向可再生碳资源的转变。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家PaulSabatier提出。在一定的温度和压强条件下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知：
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) ΔH1=+206kJ·mol-1；
CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1。
则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH3=_______ kJ·mol-1
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示。
①Ni2+的基态电子排布式为_______ 。
②高于320℃后，以Ni-CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率却仍在上升，其原因是_______ 。。
③对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是_______ ，使用的合适温度为_______ 。
(3)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现CO2甲烷化，其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为_______ 。
②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下11.2L的甲烷，则理论上导线中通过的电子的物质的量为_______ 。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家PaulSabatier提出。在一定的温度和压强条件下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知：
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) ΔH1=+206kJ·mol-1；
CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1。
则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH3=
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示。
①Ni2+的基态电子排布式为
②高于320℃后，以Ni-CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率却仍在上升，其原因是
③对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是
(3)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现CO2甲烷化，其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为
②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下11.2L的甲烷，则理论上导线中通过的电子的物质的量为
更新时间：2021-07-22 10:55:57
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】氮及其化合物倍受关注，例如氮化镓是优良的
材料。
(1)基态
原子的核外电子排布式为___________ 。
(2)已知：
；则
___________ 
。
(3)
时，将
和
各
充入容积为
的密闭容器中，保持温度和体积不变，的物质的量随时间变化如图(a)。
①反应在
内，以
的浓度变化表示的反应速率为___________ 
。
②已知：时达到平衡，此时体系的总压强为
，则时该反应的压力平衡常数的数值
___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，
不带单位)。
③
时，若改变外界反应条件，导致
发生如图所示的变化，则改变的条件可能是___________ (填字母)。
A． 增大浓度 B． 升温 C． 减小容器体积 D． 充稀有气体
(4)图(b)是电解制备
工作原理，电解总反应为：___________ ，为使电解产物全部转化为，需补充的气体物质
是___________ (填化学式)。
材料。(1)基态
原子的核外电子排布式为(2)已知：
；则 。(3)
时，将和各充入容积为的密闭容器中，保持温度和体积不变，的物质的量随时间变化如图(a)。①反应在
内，以的浓度变化表示的反应速率为。②已知：
时达到平衡，此时体系的总压强为，则时该反应的压力平衡常数的数值不带单位)。③
时，若改变外界反应条件，导致发生如图所示的变化，则改变的条件可能是A． 增大
浓度 B． 升温 C． 减小容器体积 D． 充稀有气体(4)图(b)是电解
制备工作原理，电解总反应为：，需补充的气体物质是
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【推荐2】氢气是一种清洁能源，它的制取与应用一直是人类研究的热点。
(1)用甲醇和水蒸气在催化剂、加热条件下制氢的相关热化学方程式如下：
CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)；ΔH=+90.7 kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)；ΔH=-41.2 kJ/mol
①反应CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g)能自发进行的原因是________ 。
②将一定比例的CH3OH(g)和H2O(g)的混合气体，以相同速率通过装有不同催化剂的反应器。CH3OH转化率随催化剂的使用时长变化如图1所示，催化剂CuAl2O4与催化剂Cu/Zn/Al相比，优点有____________________ 。
③向Cu(NO3)2、Al(NO3)3混合溶液中滴加NaOH溶液可获得沉淀物[Cu(OH)2、Al(OH)3]，以便于制取CuAl2O4。为确保Cu2+、Al3+完全沉淀（浓度≤10-5 mol/L），应控制混合液pH的最小整数值为________ {Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33}。
(2)用Au/ZrO2作催化剂，在(CH3CH2)3N作用下HCOOH分解制氢的原理如图2所示。反应2中生成物M的化学式为__________________ ，图示反应中只有氢元素化合价发生变化的是反应________ （填“1”“2”或“3”）。
(3)如图是电解氨水和KOH混合溶液制氢的装置示意图。生成N2的电极反应式为______________ 。
(4)富氧条件下，H2还原NOx包括两个阶段：第一阶段为H2、NOx在催化剂作用下转变为H2O、N2、NH3；第二阶段NH3在载体酸的作用下生成NH4+，NH4+将NOx还原为N2。写出NO与O2的物质的量之比为1∶1时，NH4+与NO、O2反应生成N2的离子反应方程式：__________________________ 。
(1)用甲醇和水蒸气在催化剂、加热条件下制氢的相关热化学方程式如下：
CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)；ΔH=+90.7 kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)；ΔH=-41.2 kJ/mol
①反应CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g)能自发进行的原因是②将一定比例的CH3OH(g)和H2O(g)的混合气体，以相同速率通过装有不同催化剂的反应器。CH3OH转化率随催化剂的使用时长变化如图1所示，催化剂CuAl2O4与催化剂Cu/Zn/Al相比，优点有
③向Cu(NO3)2、Al(NO3)3混合溶液中滴加NaOH溶液可获得沉淀物[Cu(OH)2、Al(OH)3]，以便于制取CuAl2O4。为确保Cu2+、Al3+完全沉淀（浓度≤10-5 mol/L），应控制混合液pH的最小整数值为
(2)用Au/ZrO2作催化剂，在(CH3CH2)3N作用下HCOOH分解制氢的原理如图2所示。反应2中生成物M的化学式为
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】氢气是一种重要的工业原料和清洁能源，可用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料，冶金用还原剂等。
（1）已知：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol−1。
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol−1
则反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=_______ kJ·mol−1。
（2）工业合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol−1。
①该反应中的H2制取成本较高，工业生产中往往追求H2的转化率。增大H2的平衡转化率的措施有_______ （填字母代号）。
a．增大压强
b．升高温度
c．增大N2浓度
d．及时移走生成物NH3
e．使用高效催化剂
②升高温度，该可逆反应的平衡常数K__________ （填“增大”“不变”或“减小”）。
③某温度下，把10 mol N2与28 mol H2置于容积为10 L的恒容密闭容器内，10 min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(NH3)=0.12 mol·L−1·min−1，H2的平衡转化率为_______ （保留三位有效数字），则该温度下反应的平衡常数K=_______ 。
（3）下图所示装置工作时均与H2有关。
①图l所示装置，通入H2的管口是______ （填字母），正极反应式为___________________ 。
②图2是实验室制备H2的实验装置，在漏斗中加入1 mL CuSO4溶液，可观察到气泡生成速率明显加快，原因是_____________________ ，若反应装置中硫酸过量，则加入CuSO4溶液后，生成的氢气量__________ （填“增大”“不变”或“减小”）。
（1）已知：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol−1。
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol−1
则反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=
（2）工业合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol−1。①该反应中的H2制取成本较高，工业生产中往往追求H2的转化率。增大H2的平衡转化率的措施有
a．增大压强
b．升高温度
c．增大N2浓度
d．及时移走生成物NH3
e．使用高效催化剂
②升高温度，该可逆反应的平衡常数K
③某温度下，把10 mol N2与28 mol H2置于容积为10 L的恒容密闭容器内，10 min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(NH3)=0.12 mol·L−1·min−1，H2的平衡转化率为
（3）下图所示装置工作时均与H2有关。
①图l所示装置，通入H2的管口是
②图2是实验室制备H2的实验装置，在漏斗中加入1 mL CuSO4溶液，可观察到气泡生成速率明显加快，原因是
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解答题-实验探究题
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(0.4)
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【推荐1】H2O2是一种常见试剂，在实验室、工业生产上有广泛用途
Ⅰ.实验室用H2O2快速制氧，其分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如甲乙丙丁四图所示：
（1）下列说法正确的是：________ （填字母序号）
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越慢
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液碱性越弱，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn 2+存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2+对H2O2分解速率的影响大
（2）催化剂Mn2+在反应中，改变了____________________ (填字母序号)
A．反应速率 B．反应限度 C．反应焓变 D．反应路径 E.反应活化能 F.活化分子百分数
Ⅱ．H2O2在工业上作为Fenton法主要试剂，常用于处理含难降解有机物的工业废水。在调节好pH（溶液的酸碱性）和Fe2+浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。
【实验设计】控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验，并将实验结果绘制时间-p-CP浓度图如下。
（3）电中性的羟基自由基的电子式为：______________ 。
（4）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
（5）请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50～150s内的反应速率：v(p-CP)=_____________ 。
（6）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据实验结果，给出一种迅速停止反应的方法：__________________________ 。
Ⅰ.实验室用H2O2快速制氧，其分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如甲乙丙丁四图所示：
（1）下列说法正确的是：
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越慢
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液碱性越弱，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn 2+存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2+对H2O2分解速率的影响大
（2）催化剂Mn2+在反应中，改变了
A．反应速率 B．反应限度 C．反应焓变 D．反应路径 E.反应活化能 F.活化分子百分数
Ⅱ．H2O2在工业上作为Fenton法主要试剂，常用于处理含难降解有机物的工业废水。在调节好pH（溶液的酸碱性）和Fe2+浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。
【实验设计】控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验，并将实验结果绘制时间-p-CP浓度图如下。
（3）电中性的羟基自由基的电子式为：
（4）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
| 实验编号 | 实验目的 | T/K | pH | c/10-3mol·L-1 | |
| H2O2 | Fe2+ | ||||
| ① | 为以下实验作参考 | 298 | 3 | 6.0 | 0.30 |
| ② | 探究温度对降解反应速率的影响 | ||||
| ③ | 298 | 10 | 6.0 | 0.30 | |
（6）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据实验结果，给出一种迅速停止反应的方法：
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【推荐2】某小组利用
溶液和硫酸酸化的
溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。在稀硫酸体积相同条件下，该小组设计了如下方案。
已知：
(1)表中V1=_______ mL，V2=_______ mL。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_______ (填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是_______ 。为了让现象更加明显，能否用0.2mol/L酸性溶液代替0.1mol/L酸性溶液_______ (是或否)
(3)实验①测得溶液的褪色时间为2min，这段时。间内平均反应速率
_______ 
。
(4)该化学小组同学根据经验绘制了
随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是_______ 。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，固体a为_______ 。
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是_______ 。
溶液和硫酸酸化的溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。在稀硫酸体积相同条件下，该小组设计了如下方案。已知：
| 实验编号 | 0.1mol/L酸性溶液的体积/mL |  溶液的体积/mL |  的体积/mL | 实验温度/℃ | 溶液褪色所需时间/min |
| 1 | 10 | V1 | 35 | 25 | t1 |
| 2 | 10 | 10 | 30 | 25 | t2 |
| 3 | 10 | 10 | V2 | 50 | t3 |
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是
溶液代替0.1mol/L酸性溶液(3)实验①测得
溶液的褪色时间为2min，这段时。间内平均反应速率。(4)该化学小组同学根据经验绘制了
随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。①该小组同学提出的假设是
②请你帮助该小组同学完成实验方案，固体a为
| 实验编号 | 0.1mol/L酸性溶液的体积/mL | 溶液的体积/mL | 的体积/mL | 实验温度/℃ | 加入少量固体/g | 溶液褪色所需时间/min |
| 4 | 10 | 10 | 30 | 25 | 固体a | t4 |
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解答题-实验探究题
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(0.4)
解题方法
【推荐3】用酸性
溶液和
（草酸）溶液反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为
。一实验小组欲通过测定单位时间内生成
的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（溶液已酸化）：
(1)该实验探究的是________ 因素对化学反应速率的影响。如图甲，相同时间内针筒中所得的体积大小关系是________ （填实验序号）。
(2)若实验①在
末收集了
（标准状况），则在末，
________ 
（假设混合液体积为
）。
(3)除通过测定一定时间内的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定________ 来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率总是如图乙所示，其中
时间内速率变快的主要原因可能是①产物
是该反应的催化剂、②_________ 。
溶液和（草酸）溶液反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为。一实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（溶液已酸化）：| 实验序号 | 溶液 |  溶液 |
| ① |  溶液 |  溶液 |
| ② |  溶液 | 溶液 |
体积大小关系是(2)若实验①在
末收集了（标准状况），则在末，（假设混合液体积为）。(3)除通过测定一定时间内
的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定(4)小组同学发现反应速率总是如图乙所示，其中
时间内速率变快的主要原因可能是①产物是该反应的催化剂、②
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐1】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
I. 利用反应：6NO2 + 8NH3
7N2 + 12H2O处理NO2。
（1）120℃时，该反应在一容积为2L的容器内反应，20min时达到平衡，10min时电子转移了1.2mol，则0～10min时，平均反应速率υ（NO2） =_________ 。
II. 一定条件下SO2与NO2可发生反应，方程式：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）- Q。
（2）将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中反应，下列能说明反应达到平衡状态的是____ 。
a 体系压强保持不变 b 混合气体颜色保持不变
c NO2和SO3的体积比保持不变 d 混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应___________ （填序号）。
a 一定向正反应方向移动 b 平衡移动时，正反应速率先减小后增大
c 一定向逆反应方向移动 d 平衡移动时，逆反应速率先增大后减小
III. CO可用于合成甲醇，反应方程式为：CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g） 。
（4）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图示。
该反应是_______ 反应（填“放热”或“吸热”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右，简述选择此压强的理由：___________ 。
I. 利用反应：6NO2 + 8NH3
7N2 + 12H2O处理NO2。（1）120℃时，该反应在一容积为2L的容器内反应，20min时达到平衡，10min时电子转移了1.2mol，则0～10min时，平均反应速率υ（NO2） =
II. 一定条件下SO2与NO2可发生反应，方程式：NO2（g）+SO2（g）
SO3（g）+NO（g）- Q。（2）将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中反应，下列能说明反应达到平衡状态的是
a 体系压强保持不变 b 混合气体颜色保持不变
c NO2和SO3的体积比保持不变 d 混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应
a 一定向正反应方向移动 b 平衡移动时，正反应速率先减小后增大
c 一定向逆反应方向移动 d 平衡移动时，逆反应速率先增大后减小
III. CO可用于合成甲醇，反应方程式为：CO（g） + 2H2（g）
CH3OH（g） 。（4）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图示。
该反应是
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【推荐2】探索氮氧化合物反应的特征及机理对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。
(1)已知：恒容密闭容器中反应2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡后，升高温度气体颜色加深。该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2)，逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4)，k正、k逆分别为正逆反应的速率常数。
图中所示①、②、③、④四条斜线，能表示lgk正随
变化关系的斜线是_______ 。A、B、C、D点的坐标分别为(a + 1. 5)、(a+0.5)、(a-0.5)、(a-1.5)，计算T1时该反应的化学平衡常数K=_______ L· mol-1.T1时，某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2 mol·L-1，此时 v正_______ v逆(填“>”“<”)。
(2)氢气选择性催化还原法(H2-SCR)是目前消除NOX的理想方法。
H2 - SCR的主反应：2NO(g) +2H2(g)N2(g) +2H2O(g) ΔH1
副反应：2NO(g)+H2(g)N2O(g)+ H2O(g) ΔH2
①已知H2(g)+
O2(g)= H2O(g) ΔH3= - 241.5kJ·mol-1
N2(g) +O2(g)=2NO(g) ΔH4= +180. 5kJ·mol-1
计算ΔH1=_______ 。
②T℃、
=3时，恒容容器中发生H2-SCR反应。平衡时N2物质的量分数为10% ，平衡压强与起始压强之比为3.6 ： 4， NO的有效去除率为_______ %。(已知：NO的有效去除率=
)
③H2-SCR法在富氧Pt-HY催化剂表面的反应机理如图所示：
下列说法正确的是_______ (填标号)。
A. Pt原子表面上发生的反应有N+NO= N2O、N+N=N2等
B.H2解离的H溢流至Pt-HY载体界面，被吸附的NO2还原
C.HY载体酸性越强，其吸附NO2能力就越强，Pt催化活性就越大
D.若HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4 ： 1，反应中每生成1mol N2转移电子的物质的量为3mol
(3)用CO还原N2O也是消除氮氧化物污染的重要方法。500℃时，向一恒容密闭容器充入一定量N2O气体，起始压强为bkPa，再加入足量的CaC2O4固体，平衡时容器内总压强为c kPa，计算此温度下反应CO(g)+N2O(g)N2(g) +CO2(g)的平衡常数Kp=_______ [已知500℃时，反应CaC2O4(s) CaCO3(s)+CO (g)的Kp=e kPa]。
(1)已知：恒容密闭容器中反应2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡后，升高温度气体颜色加深。该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2)，逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4)，k正、k逆分别为正逆反应的速率常数。图中所示①、②、③、④四条斜线，能表示lgk正随
变化关系的斜线是(2)氢气选择性催化还原法(H2-SCR)是目前消除NOX的理想方法。
H2 - SCR的主反应：2NO(g) +2H2(g)
N2(g) +2H2O(g) ΔH1副反应：2NO(g)+H2(g)
N2O(g)+ H2O(g) ΔH2①已知H2(g)+
O2(g)= H2O(g) ΔH3= - 241.5kJ·mol-1N2(g) +O2(g)=2NO(g) ΔH4= +180. 5kJ·mol-1
计算ΔH1=
②T℃、
=3时，恒容容器中发生H2-SCR反应。平衡时N2物质的量分数为10% ，平衡压强与起始压强之比为3.6 ： 4， NO的有效去除率为)③H2-SCR法在富氧Pt-HY催化剂表面的反应机理如图所示：
下列说法正确的是
A. Pt原子表面上发生的反应有N+NO= N2O、N+N=N2等
B.H2解离的H溢流至Pt-HY载体界面，被吸附的NO2还原
C.HY载体酸性越强，其吸附NO2能力就越强，Pt催化活性就越大
D.若HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4 ： 1，反应中每生成1mol N2转移电子的物质的量为3mol
(3)用CO还原N2O也是消除氮氧化物污染的重要方法。500℃时，向一恒容密闭容器充入一定量N2O气体，起始压强为bkPa，再加入足量的CaC2O4固体，平衡时容器内总压强为c kPa，计算此温度下反应CO(g)+N2O(g)
N2(g) +CO2(g)的平衡常数Kp=CaCO3(s)+CO (g)的Kp=e kPa]。
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】研究CO2的综合利用、实现CO2资源化，生产高能燃料和高附加值化学品，有利于实现碳资源的有效循环，是力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的方向之一。
回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ•mol-1
Ⅱ.2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2
Ⅲ.2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH3=-249.6kJ•mol-1
反应Ⅱ中，ΔH2=________ 。
(2)将等物质的量CO(g)和H2O(g)充入恒容密闭容器中发生如下反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，已知反应速率v=v正-v逆=k正•(CO)•c(H2O)-k逆•c(CO2)•c(H2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在不同温度下，CO的转化率随时间变化曲线如图所示。计算b处的
=________ 。
(3)在体积为2L的恒压密闭容器中，起始充入1molCO2(g)和3molH2(g)，发生反应Ⅲ，该反应在不同温度下达到平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①表示H2的体积分数随温度变化的曲线是________ (填字母序号)。
②205℃时，反应达到平衡后，容器中气体的总物质的量为________ mol，CO2(g)的平衡转化率为________ 。若平衡时总压为P，该反应的平衡常数Kp=________ (列出计算式)。
(4)CO2加氢制甲醇也具有重要的经济价值，其热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＜0，但也存在竞争反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH＞0，在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反变应器，CO2转化率和甲醇选择性[x(CH3OH)%
]随温度化关系如图所示：
若233~251℃时催化剂的活性受温度影响不大，分析235℃后图中曲线下降的原因：________ 。
回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
I.CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ•mol-1Ⅱ.2CO(g)+4H2(g)
C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2Ⅲ.2CO2(g)+6H2(g)
C2H4(g)+4H2O(g) ΔH3=-249.6kJ•mol-1反应Ⅱ中，ΔH2=
(2)将等物质的量CO(g)和H2O(g)充入恒容密闭容器中发生如下反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，已知反应速率v=v正-v逆=k正•(CO)•c(H2O)-k逆•c(CO2)•c(H2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在不同温度下，CO的转化率随时间变化曲线如图所示。计算b处的
= (3)在体积为2L的恒压密闭容器中，起始充入1molCO2(g)和3molH2(g)，发生反应Ⅲ，该反应在不同温度下达到平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①表示H2的体积分数随温度变化的曲线是
②205℃时，反应达到平衡后，容器中气体的总物质的量为
(4)CO2加氢制甲醇也具有重要的经济价值，其热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＜0，但也存在竞争反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH＞0，在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反变应器，CO2转化率和甲醇选择性[x(CH3OH)%
]随温度化关系如图所示： 若233~251℃时催化剂的活性受温度影响不大，分析235℃后图中曲线下降的原因：
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【推荐1】CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2)，还可制备甲醇、二甲醚、碳基燃料等产品。
Ⅰ.CO2催化加氢合成CH3OCH3是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应1：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH=＋41.2kJ·mol-1
反应2：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH=-122.5kJ·mol-1
(1)CO和H2也能合成CH3OCH3，请写出热化学方程式___________ 。
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=
则温度高于300℃，温度对CO2平衡转化率影响较大的是反应___________ (填“1”或“2”)；通常情况下，为提高生产效益(单位时间内的生产效率)，提高产品选择性，除了采取调节体系的压强外，还可以采取的措施是___________ 、___________ 。
Ⅱ.在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。
(3)经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由___________ 。
(4)已知反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。C、D、E三点中k正-k逆最大的是___________ ，计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO2转化率达到50%时，
=___________ 。
Ⅲ.制备碳基燃料
利用铜基配合物1，10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。
(5)电路中每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加___________ g。
Ⅰ.CO2催化加氢合成CH3OCH3是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应1：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH=＋41.2kJ·mol-1
反应2：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH=-122.5kJ·mol-1
(1)CO和H2也能合成CH3OCH3，请写出热化学方程式
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=
则温度高于300℃，温度对CO2平衡转化率影响较大的是反应
Ⅱ.在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。(3)经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由
(4)已知反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。C、D、E三点中k正-k逆最大的是
=Ⅲ.制备碳基燃料
利用铜基配合物1，10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。
(5)电路中每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加
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【推荐2】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物间的相互转化及脱除具有重要意义。
I.氮氧化物间的相互转化
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
第一步2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)
第二步N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢反应)
①用O2表示的速率方程为v(O2)=k1·c2(NO)·c(O2)；NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2·c2(NO)·c(O2)，k1与k2分别表示速率常数，则
=___________ 。
②下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是___________ (填序号)。
A．增大压强，反应速率常数一定增大
B．第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能
C．反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)2NO2(g)N2O4(g) (△H＜0)，用分压(某组分的分压等于总压与其物质的量分数的积)表示的平衡常数KP与
(T为温度)的关系如图。
①能正确表示lgKP与关系的曲线是___________ (填“a”或“b”)。
②298K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100kPa。已知KP=2.7×10-3kPa-1，则NO2的转化率为___________ 。
II.烟气中氮氧化物的脱除
(3)以NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。
主反应：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H1
副反应：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=-1267.1kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=-907.3kJ/mol
△H1=___________ 。
(4)以连二亚硫酸盐(
)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如下图。
阴极的电极反应式为___________ ，电解槽中的隔膜为___________ (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
I.氮氧化物间的相互转化
(1)已知2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的反应历程分两步：第一步2NO(g)
N2O2(g)(快速平衡)第二步N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g)(慢反应)①用O2表示的速率方程为v(O2)=k1·c2(NO)·c(O2)；NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2·c2(NO)·c(O2)，k1与k2分别表示速率常数，则
=②下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是
A．增大压强，反应速率常数一定增大
B．第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能
C．反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)2NO2(g)
N2O4(g) (△H＜0)，用分压(某组分的分压等于总压与其物质的量分数的积)表示的平衡常数KP与(T为温度)的关系如图。①能正确表示lgKP与
关系的曲线是②298K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100kPa。已知KP=2.7×10-3kPa-1，则NO2的转化率为
II.烟气中氮氧化物的脱除
(3)以NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。
主反应：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H1
副反应：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=-1267.1kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=-907.3kJ/mol
△H1=
(4)以连二亚硫酸盐(
)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如下图。阴极的电极反应式为
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【推荐3】含氮化合物广泛存在于自然界，是一类常见的化合物。
(1)汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，汽车内燃机工作时发生反应：N2(g)+O2(g)=2NO(g)，H2可以催化还原NO以达到消除污染的目的。
已知反应Ⅰ、N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol-1；
Ⅱ、2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)ΔH=-571.6kJ·mol-1。
写出H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(1)的热化学方程式：___________ ，该反应自发进行的条件为___________ (填“高温”或“低温”)。
(2)已知当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。如图所示为其他条件不变时，反应2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g)中c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线：
①该反应的ΔH___________ (填“>”或“<”)0。
②若催化剂的表面积S1>S2，在该图中画出该反应在T1、S2条件下达到平衡过程中c(NO)的变化曲线___________ 。
(3)尿素是一种重要的化工原料，工业上可用氨和二氧化碳合成尿素：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)，ΔH<0，一定条件下，向10L恒容密闭容器中充入2molNH3和1molCO2。
①该反应10min后达到平衡，测得容器中气体密度为4.8g·L-1，则平衡常数K=___________ 。
②达到平衡后，再向容器中加入2molNH3(g)和1molCO2(g)，则再次达到平衡时反应物NH3的转化率___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
③下列说法中，可以说明该反应已经达到平衡状态的有___________ (填序号)。
A．NH3和CO2的浓度之比为2∶1 B．2v正(NH3)=v逆(H2O)
C．气体的密度不变 D．容器内总压强不变
(4)N2O5是一种新型绿色硝化剂，其制备可以采用电解法。图甲是NaBH4燃料电池，图乙是电解制备N2O5装置，已知电解时电极a与电极d相连，电极c的反应式为___________ ，若制得10.8g N2O5，则消耗NaBH4的质量为___________ g。
(1)汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，汽车内燃机工作时发生反应：N2(g)+O2(g)=2NO(g)，H2可以催化还原NO以达到消除污染的目的。
已知反应Ⅰ、N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol-1；
Ⅱ、2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)ΔH=-571.6kJ·mol-1。
写出H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(1)的热化学方程式：
(2)已知当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。如图所示为其他条件不变时，反应2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g)中c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线：①该反应的ΔH
②若催化剂的表面积S1>S2，在该图中画出该反应在T1、S2条件下达到平衡过程中c(NO)的变化曲线
(3)尿素是一种重要的化工原料，工业上可用氨和二氧化碳合成尿素：2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)，ΔH<0，一定条件下，向10L恒容密闭容器中充入2molNH3和1molCO2。①该反应10min后达到平衡，测得容器中气体密度为4.8g·L-1，则平衡常数K=
②达到平衡后，再向容器中加入2molNH3(g)和1molCO2(g)，则再次达到平衡时反应物NH3的转化率
③下列说法中，可以说明该反应已经达到平衡状态的有
A．NH3和CO2的浓度之比为2∶1 B．2v正(NH3)=v逆(H2O)
C．气体的密度不变 D．容器内总压强不变
(4)N2O5是一种新型绿色硝化剂，其制备可以采用电解法。图甲是NaBH4燃料电池，图乙是电解制备N2O5装置，已知电解时电极a与电极d相连，电极c的反应式为
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