2023年全国政府工作报告指出，推动重点领域节能降碳减污。一种太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。
(1)已知
与
的燃烧热分别为
，
，
，写出
与
反应生成
和
的热化学方程式_____ 。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A．
B．容器内压强一定 C．气体平均相对分子，质量一定
D．气体密度一定 E．的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol
和0.6mol，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为_______ 。
③温度不变，再加入、、、各0.2mol，则
_______ 
。(填“>”“＜”或“=”)
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚：
。当
时，实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。
_______ (填“>”或“＜”)0。
②图中压强(p)由大到小的顺序是_______ 。
(4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。_______ 。
(1)已知
与的燃烧热分别为，，，写出与反应生成和的热化学方程式(2)一定温度下，在恒容密闭容器中
与反应生成和。①能说明该反应达到平衡状态的是
A．
B．容器内压强一定 C．气体平均相对分子，质量一定D．气体密度一定 E．
的体积分数一定②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol
和0.6mol，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为③温度不变，再加入
、、、各0.2mol，则。(填“>”“＜”或“=”)(3)工业上在一定条件下利用
与可直接合成有机中间体二甲醚：。当时，实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。
②图中压强(p)由大到小的顺序是
(4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。
更新时间：2024-04-30 08:25:17
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【推荐1】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，目前有以下制取氢气的方法：
(1)水煤气变换制氢：
已知：
水煤气变换制氢体系中，一定时间内，
的添加情况与的体积分数关系如图。
①水煤气变换制氢反应的
___________ 
。
②添加后的体积分数增大的原因是___________ (用化学方程式表达)。
③对比纳米和微，前者的体积分数更大的原因是___________ 。
(2)甲醇水蒸气重整制氢：
。控制原料气
，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图。
①甲醇水蒸气重整制氢反应在___________ 条件(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
②图中的压强由小到大的顺序是___________ ，理由是___________ 。
③温度为250℃、压强为P2时，该反应的压力平衡常数Kp=___________ (列出算式)。
(3)乙醇重整制氢两条途径的机理如下图，
和
催化剂(酸性
)在反应中表现出良好的催化活性和氢气选择性，但经长期反应后，催化剂表面均发现了积碳，积碳量
，试分析
表面的积碳量最大的原因___________ 。
(1)水煤气变换制氢：
已知：
水煤气变换制氢体系中，一定时间内，
的添加情况与的体积分数关系如图。①水煤气变换制氢反应的
。②添加
后的体积分数增大的原因是③对比纳米
和微，前者的体积分数更大的原因是(2)甲醇水蒸气重整制氢：
。控制原料气，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图。①甲醇水蒸气重整制氢反应在
②图中的压强由小到大的顺序是
③温度为250℃、压强为P2时，该反应的压力平衡常数Kp=
(3)乙醇重整制氢两条途径的机理如下图，
和催化剂(酸性)在反应中表现出良好的催化活性和氢气选择性，但经长期反应后，催化剂表面均发现了积碳，积碳量，试分析表面的积碳量最大的原因
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【推荐2】氮的化合物在工农业生产及航天航空中具有广泛的用途。请回答下列问题：
(1)NF3为无色、无味的气体，可用于微电子工业，该物质在潮湿的环境中易变质生成HF、NO、HNO3。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____ ，NF3在空气中泄漏时很容易被观察到，原因是____________________________ 。
(2)雾霾成分中含有氮的氧化物(NOx)，在合适催化剂的作用下，用CH4可对雾霾中的氮的氧化物进行无害化处理。已知下列两个热化学方程式：
①CH4(g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H 1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g) +2NO2(g)==N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H 2=-867 kJ·mol-1
则用CH4还原NO生成N2的热化学方程式为_________________________ 。
(3)一定温度下，在AgNO3溶液中滴加连二次硝酸钠(Na2N2O2)溶液，可得到Ag2N2O2黄色沉淀，向该分散系中滴加Na2SO4溶液，当白色沉淀和黄色沉淀共存时，此时分散系中的
=___ 。[已知Ksp(Ag2SO4)=l.2×10-5，Ksp(Ag2N2O2)=4.0×10-9]
(4)已知某温度下：
N2O2(g)==2NO2(g) △H=+57 kJ·mol-1
当温度为T1℃、T2℃时，平衡体系中NO2的体积分数与压强的变化曲线如图所示，则T1____ (填“>”“<”或“=”)T2，体系中颜色最深的点是____ (填“A”“B”或“C”)。
②在100℃时，容积为5L的真空密闭容器中加入—定量的N2O4，容器内N2O4和NO2的物质的量变化如下表所示：
前10s,以NO2浓度变化表示的平均反应速率v(NO2)=____ mol·L-1·s-1，该温度下的平衡常数K=____ 。体系已达平衡，此时容器内压强为反应前的___ 倍。
(1)NF3为无色、无味的气体，可用于微电子工业，该物质在潮湿的环境中易变质生成HF、NO、HNO3。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(2)雾霾成分中含有氮的氧化物(NOx)，在合适催化剂的作用下，用CH4可对雾霾中的氮的氧化物进行无害化处理。已知下列两个热化学方程式：
①CH4(g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H 1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g) +2NO2(g)==N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H 2=-867 kJ·mol-1
则用CH4还原NO生成N2的热化学方程式为
(3)一定温度下，在AgNO3溶液中滴加连二次硝酸钠(Na2N2O2)溶液，可得到Ag2N2O2黄色沉淀，向该分散系中滴加Na2SO4溶液，当白色沉淀和黄色沉淀共存时，此时分散系中的
=(4)已知某温度下：
N2O2(g)==2NO2(g) △H=+57 kJ·mol-1
当温度为T1℃、T2℃时，平衡体系中NO2的体积分数与压强的变化曲线如图所示，则T1
②在100℃时，容积为5L的真空密闭容器中加入—定量的N2O4，容器内N2O4和NO2的物质的量变化如下表所示：
| 时间/s | 0 | 2 | 10 | 30 | 60 | 90 |
| n(N2O4)/mol | 0.3 | 0.25 | 0.15 | 0.125 | b | 0.12 |
| n(NO2)/mol | 0 | 0.1 | a | 0.35 | 0.36 | 0.36 |
前10s,以NO2浓度变化表示的平均反应速率v(NO2)=
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【推荐3】Ⅰ
甲醇水蒸气重整制氢
系统简单，产物中
含量高、CO含量低
会损坏燃料电池的交换膜
，是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。反应如下：
反应
主
反应
副
温度高于
则会同时发生反应
（1）计算反应III的
______________ 。
Ⅱ太阳能电池可用作电解的电源
如图。
（2）若c、d均为惰性电极，电解质溶液为硫酸铜溶液，电解过程中，c极先无气体产生，后又生成气体，则c极为________ 极，在电解过程中，溶液的pH________ 填“增大”“减小”或“不变”，停止电解后，为使溶液恢复至原溶液应加入适量的____________________ 。
（3）若c、d均为铜电极，电解质溶液为氯化钠溶液，则电解时，溶液中氯离子的物质的量将________ 填“增大”“减小”或“不变”。
（4）若用石墨、铁作电极材料，可组装成一个简易污水处理装置。其原理是加入试剂调节污水的pH在
。接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的有色物质具有吸附性，吸附污物而沉积，起到凝聚净化作用。该装置中，阴极的电极反应为________ ；阳极区生成的有色物质是________ 。
Ⅲ 现有以下三种乙醇燃料电池
。
（5）
碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为___________________________ 。
酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为___________________________ 。
熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电极b上发生的电极反应式为__________ 。以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为
，电解后溶液体积为2L，溶液的pH约为_____
甲醇水蒸气重整制氢系统简单，产物中含量高、CO含量低会损坏燃料电池的交换膜，是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。反应如下： 反应
主反应
副 温度高于
则会同时发生反应 （1）计算反应III的
Ⅱ
太阳能电池可用作电解的电源如图。（2）若c、d均为惰性电极，电解质溶液为硫酸铜溶液，电解过程中，c极先无气体产生，后又生成气体，则c极为
填“增大”“减小”或“不变”，停止电解后，为使溶液恢复至原溶液应加入适量的（3）若c、d均为铜电极，电解质溶液为氯化钠溶液，则电解时，溶液中氯离子的物质的量将
填“增大”“减小”或“不变”。（4）若用石墨、铁作电极材料，可组装成一个简易污水处理装置。其原理是加入试剂调节污水的pH在
。接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的有色物质具有吸附性，吸附污物而沉积，起到凝聚净化作用。该装置中，阴极的电极反应为Ⅲ
现有以下三种乙醇燃料电池。（5）
碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电极b上发生的电极反应式为，电解后溶液体积为2L，溶液的pH约为
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解答题-工业流程题
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【推荐1】工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)在反应器中SO2被__________ 填“氧化”或“还原”)。
(2)在膜反应器(体积为20L)中加入1molHI(g)，n(H2)随时间(t)的变化关系如图所示：
①写出膜反应器中反应的化学方程式是______ ．
②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H2的目的是______ ．
(3)电渗析装置如图所示：
①结合电极反应式解释阴极区HIx转化为HI的原理是______ ．
②该装置中发生的总反应的化学方程式是______ ．
请回答下列问题：
(1)在反应器中SO2被
(2)在膜反应器(体积为20L)中加入1molHI(g)，n(H2)随时间(t)的变化关系如图所示：
①写出膜反应器中反应的化学方程式是
②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H2的目的是
(3)电渗析装置如图所示：
①结合电极反应式解释阴极区HIx转化为HI的原理是
②该装置中发生的总反应的化学方程式是
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【推荐2】I：室温下，通过下列实验探究
溶液的性质。
依据实验操作和现象，回答下列问题：
(1)向0.1mol/L溶液滴入酚酞溶液，观察到的现象是___________ ，原因___________ (用离子方程式表示)。
(2)实验3中随的不断通入，溶液中
___________ (填减小、不变或增大)。
(3)常温下，
均为12的溶液与NaOH溶液中水电离出的
之比为___________ 。
Ⅱ：①
溶液②
溶液③
溶液④
气体⑤碘水⑥氨水⑦
溶液
(4)向②中通入足量④，发生反应的离子方程式为___________ 。
(5)为得到浓度较大的⑤，实验室在配制时，常加入
，溶液中存在如下平衡：
，向⑤中加入一定量的①，该平衡将___________ (填“正向”或“逆向”)移动。
Ⅲ：
(6)泡沫灭火器原理(用离子方程式表示)：___________
(7)配置
溶液为什么要将固体溶解在浓盐酸中(用离子方程式表示)：___________
(8)加热蒸干
为什么得不到原理(用化学方程式表示)：___________
溶液的性质。| 实验 | 实验操作和现象 |
| 1 | 用试纸测定0.1mol/L溶液的，测得约为12 |
| 2 | 向0.1mol/L溶液中加入过量0.2mol/L 溶液，产生白色沉淀 |
| 3 | 向0.1mol/L溶液中通入过量，测得溶液约为8 |
| 4 | 向0.1mol/L溶液中滴加几滴0.05mol/L ，观察不到实验现象 |
(1)向0.1mol/L
溶液滴入酚酞溶液，观察到的现象是(2)实验3中随
的不断通入，溶液中(3)常温下，
均为12的溶液与NaOH溶液中水电离出的之比为Ⅱ：①
溶液②溶液③溶液④气体⑤碘水⑥氨水⑦溶液(4)向②中通入足量④，发生反应的离子方程式为
(5)为得到浓度较大的⑤，实验室在配制时，常加入
，溶液中存在如下平衡：，向⑤中加入一定量的①，该平衡将Ⅲ：
(6)泡沫灭火器原理(用离子方程式表示)：
(7)配置
溶液为什么要将固体溶解在浓盐酸中(用离子方程式表示)：(8)加热蒸干
为什么得不到原理(用化学方程式表示)：
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(0.4)
解题方法
【推荐3】铬是不锈钢中一种重要的元素，铬的毒性与其存在的价态有关，低价铬对人体基本无害，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且在体内蓄积，有关含铬化合物的相互转化关系如图甲：
回答下列问题：
(1)从图中信息判断，Cr(OH)3是__________ 氢氧化物(填写“酸性”、“碱性”或“两性”)，相关反应的离子方程式为__________ 。
(2)图中所示转化过程中需要加入氧化剂的是__________ (填写表示转化过程的小写字母)。
(3)在水溶液中橙色的
与黄色的
有下列平衡关系：+H2O
2+2H+
①向K2Cr2O7稀溶液中加入NaOH溶液后，溶液颜色的变化是__________ 。
②以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图乙：阳极室中的电极反应式是____ ，阴极室中的KOH的物质的量____ (填写“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)CrO3具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率(
×100%)随温度的变化如图丙所示。
①三氧化铬在稀硫酸环境中氧化乙醇，CrO3变为绿色的Cr2(SO4)3，乙醇被完全氧化为CO2，则其化学方程式是________ 。
②图中B点所示固体的化学式是__________ 。
回答下列问题：
(1)从图中信息判断，Cr(OH)3是
(2)图中所示转化过程中需要加入氧化剂的是
(3)在水溶液中橙色的
与黄色的有下列平衡关系：+H2O2+2H+①向K2Cr2O7稀溶液中加入NaOH溶液后，溶液颜色的变化是
②以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图乙：阳极室中的电极反应式是
(4)CrO3具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率(
×100%)随温度的变化如图丙所示。①三氧化铬在稀硫酸环境中氧化乙醇，CrO3变为绿色的Cr2(SO4)3，乙醇被完全氧化为CO2，则其化学方程式是
②图中B点所示固体的化学式是
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(0.4)
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【推荐1】CO2催化加氢是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：
(1)以CO2、H2为原料合成CH3OH，体系中发生如下反应：
反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1
反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
已知键能：E(H－H)=436kJ•mol-1、E(C≡O)=1071kJ•mol-1、E(O－H)=464kJ•mol-1、E(C=O)=803kJ•mol-1，则△H2=______ kJ•mol-1。
②下列操作中，能提高CO2(g)平衡转化率的是______ (填标号)。
A.增加CO2(g)用量 B.恒温恒容下通入惰性气体
C.移除H2O(g) D.加入催化剂
③在催化剂作用下，发生上述反应I、II，达平衡时CO2的转化率随温度和压强的变化如图，压强P1、P2、P3由大到小的顺序为______ 。解释压强一定时，CO2的平衡转化率呈现如图变化的原因______ 。
(2)以CO2、H2为原料合成二甲醚，反应如下：
主反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中，通入物质的量之比为n(CO)：n(CO2)：n(H2)=1：5：20的混合气体，平衡时测得CO2的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择性=
×100%)，则副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的Kp=______ (以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留2位有效数字)。
(3)工业上利用废气中的CO2、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。已知B中的电解装置使用了阳离子交换膜。
①B中发生的总反应的离子方程式为_______ 。
②若某废气中含有的CO2和CO的体积比为2∶1，废气中CO2和CO体积分数共为13.44%。假设A中处理了标准状况下10m3的废气，其中CO2和CO全部转化成CH3OH，理论上可制得CH3OH______ kg。
(1)以CO2、H2为原料合成CH3OH，体系中发生如下反应：
反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1反应II：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2已知键能：E(H－H)=436kJ•mol-1、E(C≡O)=1071kJ•mol-1、E(O－H)=464kJ•mol-1、E(C=O)=803kJ•mol-1，则△H2=
②下列操作中，能提高CO2(g)平衡转化率的是
A.增加CO2(g)用量 B.恒温恒容下通入惰性气体
C.移除H2O(g) D.加入催化剂
③在催化剂作用下，发生上述反应I、II，达平衡时CO2的转化率随温度和压强的变化如图，压强P1、P2、P3由大到小的顺序为
(2)以CO2、H2为原料合成二甲醚，反应如下：
主反应：2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)副反应：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中，通入物质的量之比为n(CO)：n(CO2)：n(H2)=1：5：20的混合气体，平衡时测得CO2的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择性=
×100%)，则副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的Kp=(3)工业上利用废气中的CO2、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。已知B中的电解装置使用了阳离子交换膜。
①B中发生的总反应的离子方程式为
②若某废气中含有的CO2和CO的体积比为2∶1，废气中CO2和CO体积分数共为13.44%。假设A中处理了标准状况下10m3的废气，其中CO2和CO全部转化成CH3OH，理论上可制得CH3OH
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【推荐2】近年来，研究发现硫的单质和化合物在一次能源的转化、存储和释放中有重要应用。回答下列问题：
(1)有学者指出：含硫物质可进行太阳能的转化和存储，具体过程如图所示。
①△H1=_______________________ 。
②经上述过程实际存储的热能Q2小于Q1，原因为______________________ 。
(2)SO2在含KI的溶液中发生反应的能量变化如图所示。
①总反应的化学方程式为_______________ (各物质需标明状态)。
②转化过程中的决速步骤为___________ (填“第一步”或“第二步”)。
(3)反应H2S(g) + CO2 (g)COS(g)+ H2O(g)△H＞0 可用于制备有机化工原料COS。
①275°C时，将等物质的量的H2S(g)与CO2(g)充入密闭容器中，测得H2O(g)的平衡体积分数为26%。则CO2(g)的平衡转化率α=__________ 。
②在300℃、320℃时上述反应中H2S(g)和COS(g)的体积分数(
)随时间(t)的变化关系如图所示。起始密闭容器中[H2S(g)]和[CO2(g)]、[COS(g)]和[H2O(g)]分别相等。则300℃时反应的平衡常数K=________ ；320 ℃时[H2S(g)]、[COS(g)]随时间变化的曲线分别为_____________ 、______________ 。
(1)有学者指出：含硫物质可进行太阳能的转化和存储，具体过程如图所示。
①△H1=
②经上述过程实际存储的热能Q2小于Q1，原因为
(2)SO2在含KI的溶液中发生反应的能量变化如图所示。
①总反应的化学方程式为
②转化过程中的决速步骤为
(3)反应H2S(g) + CO2 (g)
COS(g)+ H2O(g)△H＞0 可用于制备有机化工原料COS。①275°C时，将等物质的量的H2S(g)与CO2(g)充入密闭容器中，测得H2O(g)的平衡体积分数为26%。则CO2(g)的平衡转化率α=
②在300℃、320℃时上述反应中H2S(g)和COS(g)的体积分数(
)随时间(t)的变化关系如图所示。起始密闭容器中[H2S(g)]和[CO2(g)]、[COS(g)]和[H2O(g)]分别相等。则300℃时反应的平衡常数K=[H2S(g)]、[COS(g)]随时间变化的曲线分别为
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】CO2是一种常见的温室气体，它的吸收和利用也成为现代科技的热门课题。
(1)恒容密闭容器中，在Cu/ZnO催化剂作用下，可用CO2制备甲醇：CO2(g) + 3H2(g)⇌CH3OH(g) + H2O(l) △H1，已知： CH3OH(g) +
O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) △H2，写出氢气燃烧热的热化学方程式________ (△H用△H1、 △H2表示)。某温度下，在体积为2L的密闭容器中加入2mol CO2、5mol H2以及催化剂进行反应生成CH3OH 蒸气和水蒸气，达到平衡时H2的转化率是60%，其平衡常数为_______ 。
(2)工业上用CO2催化加氢制取二甲醚：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)。在两个相同的恒容密闭容器中，充入等量的反应物，分别以Ir和Ce作催化剂，反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率α(CO2)随反应温度的变化情况如图所示：
①用Ir和Ce作催化剂时，反应的活化能更低的是_________ ；
②a、b、c、d和e五种状态，反应一定达到平衡状态的是________ ，反应的ΔH ____ 0(填“＞”、“=”或“＜”)；
③从状态a到c，CO2转化率不断增大的原因是__________ ；
④已知T℃下，将2 molCO2和6 molH2通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如表：
该反应平衡时CO2的转化率为___________ 。
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2，得到NH4HCO3溶液，则反应NH4++HCO3－+H2O⇌NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_________ 。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10－5，H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10－7，Ka2=4×10－11 )。
(1)恒容密闭容器中，在Cu/ZnO催化剂作用下，可用CO2制备甲醇：CO2(g) + 3H2(g)⇌CH3OH(g) + H2O(l) △H1，已知： CH3OH(g) +
O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) △H2，写出氢气燃烧热的热化学方程式(2)工业上用CO2催化加氢制取二甲醚：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)。在两个相同的恒容密闭容器中，充入等量的反应物，分别以Ir和Ce作催化剂，反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率α(CO2)随反应温度的变化情况如图所示：
①用Ir和Ce作催化剂时，反应的活化能更低的是
②a、b、c、d和e五种状态，反应一定达到平衡状态的是
③从状态a到c，CO2转化率不断增大的原因是
④已知T℃下，将2 molCO2和6 molH2通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如表：
| 时间t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| 总压强p/1000kPa | 1.0 | 0.83 | 0.68 | 0.60 | 0.60 |
(3)工业上常用氨水吸收含碳燃料燃烧中产生的温室气体CO2，得到NH4HCO3溶液，则反应NH4++HCO3－+H2O⇌NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐1】以菱铁矿(主要成分是碳酸亚铁
)为原料制取铁的流程如图：
(1)“浸取”时通常将菱铁矿石进行粉碎，其目的_______ ；
(2)“氧化”时发生反应的离子方程式：_______ ；
(3)“沉淀”时发生反应的离子方程式：_______ ；
(4)现有如下两个反应：①
②
。根据两反应本质，判断能设计成原电池的反应是_______ (填序号)。该电池的正极材料是_______ 。
(5)锌锰干电池是最早使用的化学电池，其基本构造如图1所示：电路中每通过
，负极质量减少_______ g；工作时
在正极放电产生两种气体，其中一种气体分子是
的微粒，正极的电极反应式是_______ 。
(6)图2为氢氧燃料电池原理示意图。该燃料电池正极的电极反应式_______ 。若导线中通过
个电子，负极消耗气体的体积为_______ (标况下)。
(7)直接乙醇燃料电池(
)具有很多优点。现有以下三种乙醇燃料电池。
①碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为_______ 。
②酸性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为_______ 。
③熔融碳酸盐乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为_______ 。
)为原料制取铁的流程如图：(1)“浸取”时通常将菱铁矿石进行粉碎，其目的
(2)“氧化”时发生反应的离子方程式：
(3)“沉淀”时发生反应的离子方程式：
(4)现有如下两个反应：①
②。根据两反应本质，判断能设计成原电池的反应是(5)锌锰干电池是最早使用的化学电池，其基本构造如图1所示：电路中每通过
，负极质量减少在正极放电产生两种气体，其中一种气体分子是的微粒，正极的电极反应式是(6)图2为氢氧燃料电池原理示意图。该燃料电池正极的电极反应式
个电子，负极消耗气体的体积为(7)直接乙醇燃料电池(
)具有很多优点。现有以下三种乙醇燃料电池。①碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为
②酸性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为
③熔融碳酸盐乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为
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【推荐2】Ⅰ.甲醇是一种理想的储氢载体，我国科学家研发的全球首套太阳能燃料合成项目被称为“液态阳光”计划，可利用太阳能电解水产生H2，再将CO2与H2转化为甲醇，以实现碳中和。
(1)下列关于甲醇(CH3OH)的说法中，正确的是___________
Ⅱ.已知，CO2生产甲醇过程主要发生以下反应：
反应Ⅰ.CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g) ∆H1= −48.97kJ·mol−1
反应Ⅱ.CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ∆H2= +41.17 kJ·mol−1
反应Ⅲ.CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) ∆H3
(2)反应Ⅲ中，①活化能E(正)___________ E (逆) (填“>”、“<”或“=”)；
②该反应在___________ 条件下能自发进行；
A．在高温条件下自发进行 B．在低温条件下自发进行
C．在任何条件下都能自发进行 D．在任何条件下都不能自发进行
(3)反应III中，CO的平衡转化率与温度的关系如图所示：___________ 。T1时，由D点到B点过程中，正、逆反应速率之间的关系：v正 ___________ v逆。(填“>”、“<”或“=”)
②向某恒温恒压密闭 容器中充入1mol CO(g)和2mol H2(g)，下列能说明反应III达到平衡的是___________ ；
A．容器内混合气体的密度不再改变
B．容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．两种反应物转化率的比值不再改变
D．v正(CO)=2 v逆(H2)
③在2L恒容密闭 容器中充入2mol CO和4mol H2，在p2和T1条件下经10min达到平衡状态。在该条件下，v(H2)=___________ mol·L−1·min−1。
(4)在CO2加氢合成甲醇的体系中，①下列说法不正确的是___________ ；
A．若在绝热恒容 容器，反应I的平衡常数K保持不变，说明反应I、II都已达平衡
B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应I、II都已达平衡
C．体系达平衡后，若压缩体积，反应I平衡正向移动，反应II平衡不移动
D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
②已知：CH3OH的选择性=
×100%，不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是___________ ，并说明其原因
A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
原因：___________
(5)我国科学家设计了离子液体电还原CO2合成CH3OH工艺，写出碱性条件下CO2生成甲醇的电极反应式___________ 。
(1)下列关于甲醇(CH3OH)的说法中，正确的是___________
| A．甲醇在一定条件下可被氧化生成CO2 | B．甲醇储氢符合“相似相溶”原理 |
C．甲醇官能团的电子式： | D．甲醇分子是含有极性键的非极性分子 |
Ⅱ.已知，CO2生产甲醇过程主要发生以下反应：
反应Ⅰ.CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g) ∆H1= −48.97kJ·mol−1 反应Ⅱ.CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g) ∆H2= +41.17 kJ·mol−1反应Ⅲ.CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g) ∆H3(2)反应Ⅲ中，①活化能E(正)
②该反应在
A．在高温条件下自发进行 B．在低温条件下自发进行
C．在任何条件下都能自发进行 D．在任何条件下都不能自发进行
(3)反应III中，CO的平衡转化率与温度的关系如图所示：
②向某
A．容器内混合气体的密度不再改变
B．容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．两种反应物转化率的比值不再改变
D．v正(CO)=2 v逆(H2)
③在2L
(4)在CO2加氢合成甲醇的体系中，①下列说法不正确的是
A．若在
B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应I、II都已达平衡
C．体系达平衡后，若压缩体积，反应I平衡正向移动，反应II平衡不移动
D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
②已知：CH3OH的选择性=
×100%，不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
原因：
(5)我国科学家设计了离子液体电还原CO2合成CH3OH工艺，写出碱性条件下CO2生成甲醇的电极反应式
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【推荐3】CO2资源化利用受到越来越多的关注，它能有效减少碳排放，有效应对全球的气候变化，并且能充分利用碳资源。二甲醚(CH3OCH3)是现代社会比较清洁的能源。下列是利用CO2制备二甲醚的主要反应。
( i )CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0 kJ·mol-1；
( ii )CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) ΔH =-90.4 kJ·mol-1；
( iii )2CH3OH(g)CH3OCH3(g) +H2O(g) ΔH = -23.4 kJ·mol-1。
回答下列问题：
(1)根据(i)(ii)(iii)得3CO(g)+3H2 (g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的 ΔH =_____________ 。
(2)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时，A电极名称为__________ ，该电极附近溶液的pH__________ (填“减小”“增大”或“不变”)；电极B的电极反应式为__________ 。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚。
反应Ⅰ ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH =+41.0 kJ·mol-1
反应Ⅱ ：2CO2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g) +3H2O(g) ΔH = - 122.5 kJ·mol-1
①反应Ⅱ的平衡常数表达式K=___________________ 。
②在恒压、n(CO2):n(H2)=1:2的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=
)随温度的变化如图2所示；T°C时，起始投入3 mol CO2、6 mol H2 ，达到平衡时反应Ⅰ理论上消耗H2的物质的量为____________ 。合成二甲醚时较适宜的温度为260 °C ，其原因是________________ 。
( i )CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0 kJ·mol-1；( ii )CO(g) +2H2(g)
CH3OH(g) ΔH =-90.4 kJ·mol-1；( iii )2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) +H2O(g) ΔH = -23.4 kJ·mol-1。回答下列问题：
(1)根据(i)(ii)(iii)得3CO(g)+3H2 (g)
CH3OCH3(g)+CO2(g)的 ΔH =(2)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时，A电极名称为
(3)CO2催化加氢合成二甲醚。
反应Ⅰ ：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH =+41.0 kJ·mol-1反应Ⅱ ：2CO2(g) +6H2(g)
CH3OCH3(g) +3H2O(g) ΔH = - 122.5 kJ·mol-1①反应Ⅱ的平衡常数表达式K=
②在恒压、n(CO2):n(H2)=1:2的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=
)随温度的变化如图2所示；T°C时，起始投入3 mol CO2、6 mol H2 ，达到平衡时反应Ⅰ理论上消耗H2的物质的量为
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