我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此，研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量成为化学科学家-组卷网

题型：解答题-原理综合题难度：0.65 引用次数：109 题号：18545431

我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此，研发CO₂利用技术、降低空气中CO₂含量成为化学科学家研究的热点。回答下列问题：
(1)已知：CH₄(g)+CO₂(g)

2CO(g)+2H₂(g) △H₁=+247kJ•mol^-1
CH₄(g)+H₂O(l)

CO(g)+3H₂(g) △H₂=+206kJ•mol^-1
则CO₂(g)+4H₂(g)

CH₄(g)+2H₂O(l) △H=____kJ•mol^-1。
(2)利用工业废气中的CO₂可制取甲醇，其反应为CO₂(g)+3H₂(g)

CH₃OH(g)+H₂O(g) △H＜0。为探究用CO₂生产燃料CH₃OH的反应原理，现进行如下实验：在T℃时，向2L恒容密闭容器中充入1molCO₂和3molH₂，进行上述反应，10min时反应达到平衡，0~10min内，H₂的反应速率为0.09mol•L^-1•min^-1。
①反应达到平衡时，CO₂的转化率为_____，该温度下的平衡常数K=_____(保留三位有效数字)。
②下列说法能说明反应达到平衡状态的是_____(填标号)。
A.v(H₂)= 3v(CH₃OH)
B.CO₂的体积分数不再发生变化
C.容器内气体的密度不再发生变化
D.断裂2molC=O键的同时断裂3molH－O键
(3)利用钌(Ru)基催化剂将CO₂转化为有机原料HCOOH的反应机理如图1所示。

①已知在整个反应过程中，反应II为决速步骤，比较反应I和II的活化能大小：I_____(填“<”或“＞”)II。
②该反应的总化学方程式为_____。
(4)科学家提出由CO₂制取C的太阳能工艺如图2。已知“重整系统”发生的反应中

=6，则Fe_xO_y(y＜8)的化学式为_____。

22-23高二下·山东·阶段练习查看更多[1]

更新时间：2023-03-31 09:19:43 |

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【知识点】盖斯定律与热化学方程式解读化学反应速率计算解读化学平衡状态的判断方法解读化学平衡常数的有关计算解读

相似题推荐

解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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解题方法

热化学与化学平衡

【推荐1】甲烷和CO₂是主要的温室气体，高效利用甲烷和CO₂对缓解大气变暖有重要意义。
(1)图是利用太阳能将CO₂分解制取炭黑的示意图：

已知：①2Fe₃O₄(s)=6FeO(s)＋O₂(g)　ΔH=a kJ·mol^-1
②C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH=b kJ·mol^-1
则过程2的热化学方程式为_______
(2)在两个体积均为2 L的恒容密闭容器中，按表中相应的量加入物质，在相同温度下进行反应CH₄(g)＋CO₂(g)

2CO(g)＋2H₂(g)的平衡转化率如表所示：

容器	起始物质的量(n)/mol				CO₂的平衡转化率
容器	CH₄	CO₂	CO	H₂	CO₂的平衡转化率
Ⅰ	0.2	0.2	0	0	50%
Ⅱ	0.2	0.1	0.2	0.3	/

容器Ⅰ在10 min时反应达到平衡，该段时间内CH₄的平均反应速率为_______mol·L^-1·min^-1，该温度下，容器Ⅰ的化学平衡常数K_Ⅰ是_______；容器Ⅱ起始时反应向_______(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)进行。
(3)将一定量的甲烷和氧气混合发生反应2CH₄(g)＋O₂(g)

2CO(g)＋4H₂(g)，其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH₄转化率与温度变化关系如图所示。某同学判断c点一定没有达到平衡状态，他的理由是_______。

(4)CO₂通过催化加氢可以合成乙醇，其反应原理为：2CO₂(g)＋6H₂(g)

C₂H₅OH(g)＋3H₂O(g) ΔH<0，m=

，通过实验得到如图图像：
①图1中m₁、m₂、m₃最高的是_______。

②图2表示在总压为p的恒压条件下，且m=3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。T₄温度时，列式表示该反应的压强平衡常数K_p_______(写出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

2023-03-04更新 | 123次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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【推荐2】直接甲烷化是将煤粉颗粒、催化剂与水蒸气在一个反应器中同时发生煤气化反应(反应Ⅰ、反应Ⅱ)和甲烷化反应(反应III)：
反应I：

kJ/mol；
反应II：

kJ/mol；
反应III：

kJ/mol。
已知：煤直接甲烷化中反应器出口气体主要为

、CO、

、

，

的含量很低可以忽略。
回答下列问题：
(1)煤直接甲烷化(方法1)的总反应可表示为

______kJ/mol。另一种煤的甲烷化的方法(方法2)是将煤粉颗粒与氢气混合，在金属钌的催化作用下直接合成甲烷，该反应的热化学方程式为______。方法2与方法1相比优点是______(任写一条)。
(2)在KOH含量不同的三种催化剂(K10、K15、K20)作用下，出口气体中各气体含量与催化剂的关系如图1所示。若固定KOH含量并加入不同含量的铁形成复合催化剂(K15-Fe5、K15-Fe10、K15-Fe15)，出口气体中各气体含量与催化剂的关系如图2所示。从甲烷化的目的来看，六种催化剂中催化效果最好的是______，对甲烷化反应选择性较高的催化剂是______(填“KOH”或“Fe”)。

(3)若恒温、恒容的密闭容器中加入3 mol

和1 mol CO发生反应I，下列选项能说明体系达到平衡状态的是______。

A．容器中的压强不再改变

B．

H，和CO的物质的量之比不再改变

C．

和CO的物质的量之比不再改变

D．

和CO的总物质的量不再改变

(4)若在一个恒温(T℃)、恒压(p kPa)的密闭容器中加入5 mol C和3.6 mol

，只发生反应I、反应III，经过20 min达到平衡状态，此时碳转化率

为60%，氢气的物质的量为0.6 mol。
①0~20min内反应III的平均反应速率

______kPa/min；
②T℃时反应I的平衡常数

______(用某组分B的平衡压强

代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作

，如

，p为平衡总压强，

为平衡系统中B的物质的量分数)。

2023-02-16更新 | 216次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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解题方法

热化学与化学平衡化学平衡与电解质溶液

【推荐3】节能减排措施是我国“十一五”期间提出的政策措施。
(1)煤的燃烧，会产生大量有害气体。将煤转化为水煤气，可有效降低排放。
C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH=－393.5 kJ·mol^－¹
H₂(g)+

O₂(g)=H₂O(g) ΔH=－242.0kJ·mol^－¹
CO(g)+

O₂(g)=CO₂(g) ΔH=－283.0kJ·mol^－¹
根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H₂的热化学方程式___________。
(2)汽车尾气的排放是大气污染物的重要来源，其中含有NO气体。根据资料显示用活性炭还原法可以处理氮氧化物，某研究小组向固定容积的密闭容器中加入一定量的活性炭和NO发生反应C(s)+2NO(g)

CO₂(g)+N₂(g) ΔH =－574kJ·mol^－¹，并在温度T时将所测反应数据制成下表：

时间(min) 浓度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.52	0.36	0.36	0.54	0.54
CO₂	0	0.24	0.32	0.32	0.48	0.48
N₂	0	0.24	0.32	0.32	0.48	0.48

①0到10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________mol·L^－¹·min^－¹。
②下列数据不再变化可表示该反应达到平衡的是___________。
a.容器内压强b．混合气体的平均摩尔质量c．混合气体的密度
③若容器改为可变容积容器，达平衡后，再充入少量NO气体，再次达到平衡时N₂的浓度____________（填“增大”，“减小”，或“不变”）
(3)在某温度T时能同时发生反应：
2N₂O₅(g)

2N₂O₄(g)+O₂(g) K₁
N₂O₄(g)

2NO₂(g) K₂
若向一体积固定为2L的密闭容器内加入N₂O₅2mol，一段时间后，容器内的反应达到平衡，此时n(NO₂)=0.4mol，已知K₂=0.1，请计算出K₁=___________。
(4)在一定温度下，有a、硫酸氢钠b、硫酸c、醋酸三种溶液，若三者c(H⁺)相同时，物质的量浓度由大到小的顺序是_____，当三者c(H⁺)相同且体积也相同时，分别放入足量的锌，相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是___。

2019-11-15更新 | 152次组卷

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解答题-实验探究题 | 适中 (0.65)

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解题方法

控制变量探究反应速率的影响因素化学反应速率的计算与比较

【推荐1】某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：

（1）该反应的化学方程式为_______________________
（2）从开始至2min，Z的平均反应速率为___________
（3）其他条件不变，升高温度，逆反应速率将________（填“加快”、“减慢”或“不变”）。
（4）某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如下表所示：

实验编号	锌的状态	反应温度/℃	收集100mL氢气所需时间/S
Ⅰ	薄片	15	200
Ⅱ	薄片	25	90
Ⅲ	粉末	25	10

①该实验的目的是探究 ______ 、 ______ 对锌和稀盐酸反应速率的影响；
②实验Ⅰ和Ⅱ表明 ______ ，化学反应速率越大；
③能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是 ______ 和 ______ ；

2019-07-05更新 | 208次组卷

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解答题-实验探究题 | 适中 (0.65)

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【推荐2】I “碘钟”实验中，3I^－＋S₂O₈^2-===I₃^—＋2SO₄^2-的反应速率可以用

遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验，得到的数据如下表：

实验编号	①	②	③	④	⑤
c(I^-)/mol/L	0.040	0.080	0.080	0.160	0.120
c(S₂O₈^2-)/mol/L	0.040	0.040	0.080	0.020	0.040
t/s	88.0	44.0	22.0	44.0	t₁

回答下列问题：
（1）该实验的目的是____________________________________________________________。
（2）显色时间t₁为________。
（3）通过分析比较上述数据，得到的结论是___________________________________________________。
II根据反应4FeS₂＋11O₂===2Fe₂O₃＋8SO₂，试回答下列问题。
（1）通常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率____________。
（2）当生成SO₂的速率为0.64 mol·L^－1·s^－1时，则氧气减少的速率为________。
（3）如测得4 s后O₂的浓度为2.8 mol·L^－1，此时间内SO₂的速率为0.4 mol·L^－1·s^－1，则开始时氧气的浓度为________。

2018-11-14更新 | 165次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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解题方法

热化学与化学平衡电化学与化学平衡

【推荐3】Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

反应	大气固氮		工业固氮
温度/℃	27	2000	25	400	450
K		0.1		0.507	0.152

(1)分析数据可知：大气固氮反应属于___________(“吸热”或 “放热”)反应。
(2)分析数据可知：人类___________( “适合”或 “不适合”)大规模模拟大气固氮。
(3)从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择

左右的高温，解释其原因：___________。
Ⅱ.已知工业固氮反应：

。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示，各时间段最终均达平衡状态。

(4)在

容器中发生反应，前

内，

___________。
(5)

时采取的某种措施是___________。
(6)时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为___________(保留2位小数)。
Ⅲ.20世纪末，科学家采用高质子导电性的

陶瓷(能传递

)为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电解法合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如下图所示：

(7)阴极的电极反应式是___________。

2023-11-05更新 | 82次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

解题方法

电化学与化学平衡

【推荐1】科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
Ⅰ.目前合成氨技术原理为：N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g) △H=－92.4kJ·mol^-1。
（1）在一定体积的容器中发生上述反应，下列描述中能说明该反应已达平衡的是______
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.2v(NH₃)_正=v(N₂)_逆
C.容器中气体的压强保持不变
D.N₂、H₂、NH₃的物质的量之比为1：2：3
（2）673K、30MPa下，向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入0.80mol N₂和1.60mol H₂，反应3分钟达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。
①该条件下反应：N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g)的平衡常数K=_____（精确到小数点后一位）；K值越大，表明反应达到平衡时______
A.H₂的转化率一定越高 B.NH₃的浓度一定越大
C.正反应进行得越完全 D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40mol N₂和0.40mol NH₃，该平衡将______（填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”）。
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：2N₂(g)+6H₂O(1)

4NH₃(g)+3O₂(g) △H=a kJ·mol^-1。进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如表：

T/K	303	313	323
NH₃的生成量/(10^-6mol)	4.8	5.9	6.0

（1）此合成反应的a_____0；ΔS______0，（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）已知（K为平衡常数）：N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g) K₁，2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l) K₂，则N₂(g)+3H₂O(1)=2NH₃(g)+O₂(g)的K=______（用K₁、K₂表示）。
Ⅲ.已知：4NH₃(g)+3O₂(g)=2N₂(g)+6H₂O(1) ΔH= -1316kJ·mol^-1，氨是一种潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料，该燃料电池的负极反应式是_______。

2019-11-13更新 | 202次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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解题方法

电化学与化学平衡

【推荐2】I．已知反应：

。将等物质的量的N₂和H₂的混合气体充入体积为2L的恒容密闭容器中，控制反应温度为T。
(1)工业上不同催化剂条件下合成氨反应的历程如图1所示，吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。催化剂的催化效果更好的是___________(填A或B)；常温常压下，合成氨反应速率慢的根本原因___________。

(2)下列措施能使该反应速率加快的是___________

A．增大N₂的浓度	B．压缩容器体积
C．将NH₃液化分离	D．恒容条件下充入He

(3)下列可以说明该反应达到平衡状态的是___________
A．

保持不变
B．

C．N₂的体积分数保持不变
D．混合气体的压强不再变化
E．混合气体的密度保持不变
(4)若反应达到平衡状态时，容器内压强为原来的0.8，则N₂的平衡转化率为___________；NH₃的体积分数为___________。
Ⅱ．已知NO₂、O₂和熔融KNO₃可制作燃料电池，其原理如图2所示。

(5)该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，则石墨Ⅰ为___________极(填“正”或“负”)。

2023-07-17更新 | 136次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

【推荐3】根据高一所学知识，回答下列问题：
(1)下列变化中，属于放热反应的是___，属于吸热反应的是___。(填标号)
①酸碱中和反应②CO₂通过炽热的炭发生的反应③石灰石在高温下的分解反应④生石灰与水反应⑤干冰升华⑥Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应⑦食物因氧化而腐败发生的反应⑧苛性钠固体溶于水
(2)甲烷可消除NO₂的污染，其反应为CH₄(g)+2NO₂(g)

N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)。在2L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50molCH₄和1.2molNO₂，测得n(CH₄)随时间变化的有关实验数据见表。

组别	温度	时间/min n/mol	0	10	20	40	50
A	T₁	n(CH₄)	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
B	T₂	n(CH₄)	0.50	0.30	0.18	0.15	0.15

①组别A中，反应开始至20min，v(NO₂)=___mol·L^-1·min^-1。
②由实验数据可知实验控制的温度：T₁___T₂(填“>”“<”或“=”)。
③一定条件下，能说明该反应进行到最大限度的是____(填序号)。
a.容器内N₂的物质的量分数不再随时间而发生变化
b.CH₄的浓度为0
c.体系内物质的平均相对分子质量保持不变
d.体系内气体的密度保持不变
(3)甲烷还是一种清洁燃料，也是一种重要的化工原料，已知部分共价键的键能如表所示：

化学键	C—H	H—O	C≡O	H—H
键能/(kJ·mol^-1)	415	463	1076	436

则由CH₄(g)和H₂O(g)合成1molCO(g)和3molH₂(g)____(填“吸收”或“放出”的热量为___kJ。
(4)NO₂、O₂和熔融KNO₃可制作燃料电池，其原理如图。

该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y(N₂O₅)，则石墨II电极是____(填“正极”或“负极”)，石墨I电极反应式为：____。

2022-07-10更新 | 98次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

【推荐1】研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(一)CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g)，达平衡后测得各组分浓度如下：

物质	CO	H₂	CH₃OH
浓度(mol•L^-1)	0.9	1.0	0.6

(1)①混合气体的平均相对分子质量_______。
②列式并计算平衡常数K=_______。
③若将容器体积压缩为1L，不经计算，预测新平衡中c(H₂)的取值范围是_______。
④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，此时v_正_______v_逆(填“>”、“＜”或“=”)。
(二)已知化学反应①Fe(s)+CO₂(g)

FeO(s)+CO(g) ，其平衡常数为K₁；
②Fe(s)+H₂O(g)

FeO(s)+H₂(g) ，其平衡常数为K_2.在温度973K和1173K情况下，K_1.、K₂的值分别如下：

温度	K₁	K₂
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

(2)通过表格中的数值可以推断：反应①是_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)现有反应③：H₂(g)+CO₂(g)

H₂O(g)+CO(g) ：根据反应①与② 可推导出K₁、K₂、K₃的关系式为_______
(4)据此关系和上表数据，也能推断出反应③是_______(填“吸热”或“放热”)反应。

2022-09-19更新 | 45次组卷

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解题方法

热化学与化学平衡

【推荐2】能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义。
(1)利用工业废气中的CO₂可制取甲醇，其反应为：CO₂+3H₂⇌CH₃OH+H₂O。
①常温常压下，已知反应的能量变化如图1、图2所示，由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_____。

②为探究用CO₂生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入lmolCO₂和3molH₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，v(H₂)=_____；该温度下的平衡常数数值K=______(保留两位有效数字)；能使平衡体系中

增大的措施有_____(任写一条)。

(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①甲醇蒸汽重整法。主要反应为CH₃OH(g)⇌CO(g)+2H₂(g)；设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molCH₃OH(g)，体系压强为P₁，在一定条件下达到平衡时，体系压强为P₂，且P₂/P₁=2.2，则该条件下CH₃OH的平衡转化率为_____。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO₂—ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大，表示生成的该物质越多)影响关系如图4所示，则当

=0.25时，CH₃OH与O₂发生的主要反应方程式_____。在制备H₂时最好控制

=_____。

2022-02-09更新 | 886次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

解题方法

化学反应速率的变化、原因及影响因素化学平衡常数的计算

【推荐3】甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用CO₂、CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇。研究表明，在某催化剂作用下，发生的主要反应如下：
反应I：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁=-59kJ·mol^-1
反应II：CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g) △H₂
反应III：CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g) △H₃
其中，有关物质化学键的键能如表所示：

化学键	C=O	H-H	C-O	C≡O	H-O	C-H
键能/(kJ∙mol^-1)	805	436	343	1076	465	413

请回答下列问题：
(1)仅考虑反应I，有利于提高该反应平衡转化率的条件是___________。

A．高温高压

B．低温低压

C．高温低压

D．低温高压

(2)反应II的△H₂=___________。
(3)当CO₂、CO与H₂以n(H₂)/n(CO+CO₂)=2.60的组成比通入时，体系中CO平衡转化率(a)与压强的关系如图1所示。请指出图1中压强由大到小顺序是___________，判断理由是___________。

(4)某温度下，向1L固定容积的密闭容器中加入2.5molCO₂(g)和2.5molH₂(g)，仅发生反应I，达到平衡，测得容器内气体的压强随着时间的变化如图2所示。
①请计算该温度下，反应I的平衡常数K=___________(用具体数值表示)；
②若保持其他条件不变，继续向容器中投入2.5molCO₂(g)和2.5molH₂(g)，再次达到平衡，此时，

的值与原平衡相比，将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若采用0.5L固定容积的密闭容器，投料量(仍为2.5molCO₂和2.5molH₂)、催化剂和反应温度均保持不变，请在图2中画出0～t₂时刻，体系内的压强随时间变化的曲线___________。
(5)在一定压强下，按n(CO₂)：n(H₂)=1：3(总物质的量为4amol)的投料比充入密闭容器中仅发生反应I。测定温度对的CO₂的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图3所示。下列说法不正确的是___________。
A．生成CH₃OH的速率：ʋ(M)可能大于ʋ(N)
B．平衡常数：K_M>K_N
C．其他条件相同时，适当增大催化剂的表面积，可提高CO₂的平衡转化率
D．若投料比不变，温度越低，反应一定时间后CO₂的转化率一定较高
E．若其他条件不变，投料比改为n(CO₂)∶n(H₂)=1∶4，可以提高CO₂的平衡转化率

2021-11-05更新 | 58次组卷

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