2 . Ⅰ.以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN)；通过电解法可制取铝。回答下列问题：
已知：2Al₂O₃(s)=4Al(g)+3O₂(g) ∆H=3351kJ·mol^-1
2C(s)+O₂(g)=2CO(g) ∆H=-221kJ·mol^-1
2Al(g)+N₂(g)=2AlN(s) ∆H=-318kJ·mol^-1
碳热还原Al₂O₃合成AlN的总热化学方程式是_______。
II.已知化学反应：①AgNO₃+NaCl=AgCl↓+NaNO₃②2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂。
(1)上述两个化学反应中有一个不可用于设计原电池，它是_______(填序号)，理由是_______。
(2)另一个可用于设计原电池，若利用该反应设计如下图所示的原电池，请在如图方框中标明电极材料和电解质溶液的名称①_______②_______③_______ (图中“I”表示电流)。

该电池电极a上发生的电极反应式是_______，电极b上发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。

3 . (1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe₃O₄/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO₂直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO₂催化转化领域的突破性进展”。
已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)     ΔH₁ = －aKJ/mol
C₈H₁₈(1)+25/2O₂(g)=8CO₂(g)+9H₂O(1)     ΔH₂= －bKJ/mol
试写出25℃、101kPa条件下，CO₂与H₂反应生成汽油(以C₈H₁₈表示)的热化学方程式_________________________________。
(2)利用CO₂及H₂为原料，在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下，也可合成CH₃OH，涉及的反应有：
甲：CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)             △H= — 53.7kJ·mol^-1     平衡常数K₁
乙：CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g)                      △H= + 41.2kJ·mol^-1     平衡常数K₂
①CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常数K=______(用含K₁、K₂的表达式表示)，该反应△H_____0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO₂转化为CH₃OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。
③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样，具有高度的选择性。下列四组实验，控制CO₂和H₂初始投料比均为1：2.2，经过相同反应时间(t₁min)。

温度(K)	催化剂	CO2转化率(%)	甲醇选择性(%)	综合选项
543	Cu/ZnO纳米棒材料	12.3	42.3	A
543	Cu/ZnO纳米片材料	11.9	72.7	B
553	Cu/ZnO纳米棒材料	15.3	39.1	C
553	Cu/ZnO纳米片材料	12.0	70.6	D

由表格中的数据可知，相同温度下不同的催化剂对CO₂的转化为CH₃OH的选择性有显著影响，根据上表所给数据结合反应原理，所得最优选项为___________(填字母符号)。
(3)以CO、H₂为原料合成甲醇的反应为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，分别都充入1molCO和2molH₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变。下图为三个容器中的反应均进行到5min时H₂的体积分数示意图，其中有一个容器反应一定达到平衡状态。

①0～5min时间内容器Ⅱ中用CH₃OH表示的化学反应速率为_________________。
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。

4 . 天然气是一种重要的化工原料，可用来生产氢气和甲醇等高附加值化学品。回答下列问题：
（1）以天然气为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
已知：
①CH₄(g)+H₂O(g) =CO(g)+3H₂(g) ΔH₁＝a kJ·mol^-1
②CH₄(g)+CO₂(g) =2CO(g)+2H₂(g) ΔH₂＝b kJ·mol^-1
③CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g) ΔH₃
请计算上述反应中的反应热ΔH₃=_________（用a、b表示）kJ·mol^-1。
（2）合成甲醇的反应原理为：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) 在1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3 mol H₂，在500℃下发生反应，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①反应进行到4 min 时，v(正)____ （填“>”“<”或“=”）v(逆)。0~4 min，CO₂的平均反应速率v(CO₂)=____________mol·L^-1·min^-1。
②CO₂的平衡转化率为_______________，该温度下平衡常数为_____________。
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________。
a.v_正(CH₃OH)=3v_逆(H₂)
b.CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O浓度之比为1: 3 :1: 1
C.恒温恒压下，气体的体积不再变化
d.恒温恒容下，气体的密度不再变化
（3）在相同温度、相同容积的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	容器1	容器2	容器3
反应物投入量	1mol CO2，3 mol H2	0.5mol CO2，1.5mol H2	1mol CH3OH，1mol H2O
CH3OH的平衡浓度/mol·L-1	c1	c1	c3
平衡时体系压强/Pa	p1	p2	p3

则下列各量的大小关系为c₁_________（填“>”“<”或“=”，下同）c₃，p₂________p₃。
（4）为提高燃料的能量利用率，常将其设计为燃料电池。某电池以甲烷为燃料，空气为氧化剂，熔融的K₂CO₃为电解质，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极。写出该燃料电池的负极反应式：__________________________；为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入________________（填化学式）。

5 . 蕴藏在海底的大量“可燃冰”，其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气(CO、H₂)，再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：
① CH₄(g)＋H₂O (g)=CO (g)＋3H₂(g) △H₁=+206.2kJ·mol^-1
② CH₄(g)＋1/2O₂(g)=CO(g)＋2H₂(g) △H₂=-35.4 kJ·mol^-1
③ CH₄ (g)＋2H₂O (g)=CO₂ (g)＋4H₂(g) △H₃=+165.0 kJ·mol^-1
(1)CH₄(g)与CO₂ (g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为_______。
(2)从原料、能源利用的角度，分析四个反应，作为合成甲醇更适宜的是反应 _______。(填序号)
(3)也可将CH₄设计成燃料电池，来解决能源问题，如下图装置所示。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷VL。

①0＜V≤33.6L时，负极电极反应为_______。
②33.6L<V≤67.2L时，电池总反应方程式为_______。
③V=44.8L时，溶液中离子浓度大小关系为_______。
(4)工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH₃，放出46.1kJ的热量。
某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol			达到平衡的时间	达平衡时体系能量的变化/kJ
	N2	H2	NH3
①	1	4	0	t1 min	放出热量：36.88kJ
②	2	8	0	t2 min	放出热量：Q

①容器①中，0-t₁时间的平均反应速率为υ(H₂)=_______。
②下列叙述正确的是_______(填字母序号)。
a.平衡时，两容器中H₂的体积分数相等
b.容器②中反应达平衡状态时，Q>73.76kJ
c.反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d.平衡时，容器中N₂的转化率：①<②
e。两容器达到平衡时所用时间t₁>t₂
(5)下图是在反应器中将N₂和H₂按物质的量之比为1：3充入后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的体积分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是_______。
②上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是_______。
③M点对应的H₂转化率是_______。

6 . 随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂引起了全世界的普遍重视。
(1)如图为C及其氧化物的变化关系图，若①是通过O₂与C反应实现的，测知生成14gCO时放出60kJ的热量，则其热化学方程式为_______________。

(2)把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径I：C(s)+O₂(g)=CO₂(g) △H₁＜0 ①
途径II：先制成水煤气：C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) △H₂＞0 ②
再燃烧水煤气：2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H₃＜0 ③
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) △H₄＜0 ④
则途径I放出的热量__________(填“大于”“等于”或“小于”)途径II放出的热量；△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的数学关系式是___________。
(3)甲醇(CH₃OH)是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用如下方法合成甲醇：
方法一 CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)
方法二 CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)
在25℃、101kPa下，1 克液态甲醇完全燃料放热25kJ，写出甲醇燃烧生成1molCO₂的热化学方程式__________________。若将该反应设计成原电池反应，用稀H₂SO₄ 作电解质，则其电极方程式分别为正极：________________负极：________________
(4)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化：
TiO₂(金红石)+2C+2Cl₂TiCl₄+2CO
已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g) △H=" -" 400kJ·mol^―1
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=- 560kJ·mol^―1
TiO₂(s)+2Cl₂(g)=TiCl(s)+O₂(g) △H=+140kJ·mol^―1
则TiO₂(s)+2Cl₂(g)+2C(s)=TiCl₄(s)+2CO(g)的△H=___________。
(5)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O₃(g)=3Ag₂O(s) △H=―260kJ·mol^―1
已知：2Ag₂O(s)=4Ag(s)+O₂(g) △H=+70kJ·mol^―1
则O₃转化为O₂的热化学方程式为___________。

7 . 蕴藏在海底的大量“可燃冰”，其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气（CO、H₂），再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：

① CH₄(g)＋H₂O (g)＝CO (g)＋3H₂(g) △H₁＝+206．2kJ·mol^-1
② CH₄(g)＋O₂(g)＝CO(g)＋2H₂(g) △H₂=－35．4 kJ·mol^-1
③ CH₄ (g)＋2H₂O (g)＝CO₂ (g)＋4H₂(g) △H₃＝+165．0 kJ·mol^-1
（1）CH₄(g)与CO₂ (g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为______________。
（2）从原料、能源利用的角度，分析作为合成甲醇更适宜的是反应_____________。（填序号）
（3）也可将CH₄设计成燃料电池，来解决能源问题，如图装置所示。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷VL。
①0＜V≤33．6L时，负极电极反应为___________。
②33．6L<V≤67．2L时，电池总反应方程式为______________。
③V=44．8L时，溶液中离子浓度大小关系为________________。
（4）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH₃，放出46．1kJ的热量。某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

容器 编号	起始时各物质物质的量/mol			达到平衡的时间	达平衡时体系能量的变化/kJ
	N2	H2	NH3
①	1	4	0	t1 min	放出热量：36．88kJ
②	2	8	0	t2 min	放出热量：Q

下列叙述正确的是___________（填字母序号）。
a．平衡时，两容器中H₂的体积分数相等
b．容器②中反应达平衡状态时，Q＞73．76kJ
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．平衡时，容器中N₂的转化率：①<②
e．两容器达到平衡时所用时间t₁>t₂
（5）下图是在反应器中将N₂和H₂按物质的量之比为1:3充入后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线。

①上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是_____________。
②M点对应的H₂转化率是____________。

10 . 如何实现环境保护与资源利用的和谐统一，已成为我们的重要研究课题。
(1)工业上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以进一步制备火箭燃料肼(N₂H₄)。
①N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g)       △H₁=+67.7kJ•mol^-1
②N₂H₄(g)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(g)        △H₂=-534.0kJ•mol^-1
③2NO₂(g)N₂O₄(g)        △H₃=-52.7kJ•mol^-1
气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为______。
(2)利用测压法在刚性密闭容器中研究T₁℃时4NO(g)N₂(g)+2NO₂(g)的分解反应，现将一定量的NO充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化如表所示：

反应时间/min	0	10	20	30	40
压强/MPa	15.00	14.00	13.20	12.50	12.50

①0～10min时，v(NO₂)=______MPa/min。
②T₁℃时，该反应的平衡常数K_x=______(提示：K_x为以物质的量分数表示的平衡常数)。
(3)将等物质的量的NO和CO分别充入盛有催化剂①和②的体积相同的刚性容器，进行反应2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)       △H＜0，经过相同时间测得NO的转化率如图所示，图中cd段转化率下降的可能原因是(答2条)______。

(4)工业上常采用的耦合技术指的是在一套设备中同时进行多单元生成操作，从而使流程和设备简化，反应能耗降低，获得更大产品收率。我国科学家设计了CO₂与氯碱耦合电解池装置如图(图中物质只表示电极上的反应)。

①该装置中的离子交换膜为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
②该电解池发生的阴极反应的化学方程式为______。