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解题方法
1 . Ⅰ.我国科学家利用CO2矿化反应释放能量设计出CO2矿化电池。不仅减碳发电，还能获得高附加值产品，其工作原理如图所示(Q是有机物；反应物和产物分别经过其它通道进入或排出电池容器)。
(1)通过离子交换膜的离子是___ ，正极区的电极反应式为：Q+2CO2+2H2O+2Na++2e—=2NaHCO3+QH2，在电极区溶液中可循环利用的物质是___ ，则电池的总反应方程式为____ 。
Ⅱ.以CO2为原料加氢合成二甲醚、甲醇有利于促进实现“碳中和”。在二氧化碳加氢制取二甲醚的合成塔中发生以下3个反应：
i．CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H=—49.01kJ·mol-1
ii．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=—24.52kJ·mol-1
iii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17kJ·mol-1
(2)2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=___ kJ·mol-1。
(3)在压强3.0MPa、
=4条件下，CO2的平衡转化率和产物的选择性与温度的关系如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。
①当温度超过290℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___ 。除改变温度外，能提高二甲醚选择性的措施为____ (写一种即可)。
②根据图中的数据计算300℃上述反应达到平衡时CH3OCH3的物质的量分数为____ (保留三位有效数字)。
(4)在=3时，反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)～P、在P=5×105Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。当CO2的平衡转化率为
时，反应条件可能为____ 。
(1)通过离子交换膜的离子是
Ⅱ.以CO2为原料加氢合成二甲醚、甲醇有利于促进实现“碳中和”。在二氧化碳加氢制取二甲醚的合成塔中发生以下3个反应：
i．CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H=—49.01kJ·mol-1ii．2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=—24.52kJ·mol-1iii．CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H=+41.17kJ·mol-1(2)2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=(3)在压强3.0MPa、
=4条件下，CO2的平衡转化率和产物的选择性与温度的关系如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。①当温度超过290℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
②根据图中的数据计算300℃上述反应达到平衡时CH3OCH3的物质的量分数为
(4)在
=3时，反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)～P、在P=5×105Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。当CO2的平衡转化率为时，反应条件可能为
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2022-03-03更新
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714次组卷
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2卷引用：福建省龙岩第一中学2022届高三毕业班模拟训练（二）化学试题
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解题方法
2 . 资源化利用CO2，不仅可以减少温室气体的排放，还可以获得燃料或重要的化工产品。回答下列问题。
(1)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)
HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示：计算可得HCN(g)HNC(g) ΔH=_______ kJ/mol。HCN与HNC稳定性较强的是_______ 。
(2)聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。结合下图 分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是_______ 。
(3)生产尿素：
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2]，该反应分为二步进行：
第一步：2NH3(g)+CO2(g)⇌ H2NCOONH4(s) △H = - 159.5 kJ·mol-1
第二步：H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1
①写出上述合成尿素的热化学方程式_______ 。
②某实验小组模拟工业上合成尿素，在一定体积的密闭容器中投入4mol NH3和1mol CO2，实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如下图所示：
已知总反应的快慢由慢的一步反应决定，则合成尿素总反应的快慢由第_______ 步反应决定，总反应进行到_______ min时到达平衡。
(4)合成乙酸：
中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合 成乙酸，其反应路径如下图所示：
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH的电极反应式_______ 。
②根据图示 ，写出总反应的化学方程式_______ 。
(1)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)
HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示：计算可得HCN(g)HNC(g) ΔH=(2)聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。
(3)生产尿素：
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2]，该反应分为二步进行：
第一步：2NH3(g)+CO2(g)⇌ H2NCOONH4(s) △H = - 159.5 kJ·mol-1
第二步：H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1
①写出上述合成尿素的热化学方程式
②某实验小组模拟工业上合成尿素，在一定体积的密闭容器中投入4mol NH3和1mol CO2，实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如下图所示：
已知总反应的快慢由慢的一步反应决定，则合成尿素总反应的快慢由第
(4)合成乙酸：
中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合 成乙酸，其反应路径如下图所示：
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH的电极反应式
②
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2023-02-23更新
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184次组卷
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2卷引用：福建省龙岩第一中学2023-2024学年高二上学期第三次月考化学试题
3 . 工业上常用
和
合成尿素
，反应可分两步进行：
①
kJ⋅mol
②
kJ⋅mol
(1)以、为原料生产尿素的总反应热化学方程式为_______ 。
(2)反应①为快反应，需在高压冷凝器中进行，采用高压冷凝的原因为_______ 。
(3)一定温度下，将和按2∶1的物质的量之比充入一容积恒为10 L的密闭容器中发生总反应。20 min时达到平衡，各物质的浓度变化曲线如图所示。
①能说明体系达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内固体质量不再变化
C.和的转化率相等 D.水蒸气的浓度不再变化
②25 min时再向容器中充入2 mol的和1.5 mol ，在45 min时重新达到平衡。45 min时的总转化率为_______ (精确至0.1%)；再次平衡时总反应的平衡常数为_______ 。
③请在图中画出25~50 min内的浓度变化曲线_______ 。
(4)用尿素溶液吸收氮氧化物，可用于处理汽车尾气。NO和
不同配比混合气通入尿素溶液中，总氮还原率与配比关系如下图。
①用尿素水溶液吸收体积比为1∶1的NO和混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式_______ 。
②随着NO和配比的提高，总氮还原率降低的主要原因是_______ 。
和合成尿素，反应可分两步进行：①
kJ⋅mol②
kJ⋅mol(1)以
、为原料生产尿素的总反应热化学方程式为(2)反应①为快反应，需在高压冷凝器中进行，采用高压冷凝的原因为
(3)一定温度下，将
和按2∶1的物质的量之比充入一容积恒为10 L的密闭容器中发生总反应。20 min时达到平衡，各物质的浓度变化曲线如图所示。①能说明体系达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化 B.容器内固体质量不再变化
C.
和的转化率相等 D.水蒸气的浓度不再变化②25 min时再向容器中充入2 mol的
和1.5 mol ，在45 min时重新达到平衡。45 min时的总转化率为③请在图中画出25~50 min内
的浓度变化曲线(4)用尿素溶液吸收氮氧化物，可用于处理汽车尾气。NO和
不同配比混合气通入尿素溶液中，总氮还原率与配比关系如下图。①用尿素水溶液吸收体积比为1∶1的NO和
混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式②随着NO和
配比的提高，总氮还原率降低的主要原因是
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4 . 温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。
I.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
(1)在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是_______(填字母)。
II.以CO2、H2为原料制备“21世纪的清洁燃料”二甲醚(CH3OCH3)涉及的主要反应如下：
①2CO2(g)+6 H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH1= -122.5kJ·mol-1。
②CO2(g)+ H2(g)CO (g)+ H2O(g) ΔH2 = +41.1kJ·mol-1。
(2)反应2CO(g)+4 H2(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) 的 ΔH=_______ ；
(3)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下，发生反应①、②，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。
i.已知：CH3OCH3的选择性
，其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线_______ (填“①”或“②”，下同)；温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是高于300℃时，以反应_______ 为主，温度升高平衡正向移动，CO2的平衡转化增大。
ii.为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为_______ (填标号)。
a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压
III.以CO2、C2H6为原料合成的主要反应为：CO2(g) + C2H6(g)C2H4(g) + H2O(g)+CO(g) ΔH1= +177kJ·mol-1。
(4)某温度下，在0.1MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H6达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp=_______ MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
IV.以稀硫酸为电解质溶液，由甲醇(CH3OH)、O2构成的原电池作为电解饱和食盐水的电源(电解池中左右两室均为1L的NaCl溶液)。
(5)a电极的电极反应式为_______ 。电解饱和食盐水装置溶液中的阳离子由_______ (填“左向右”或“右向左”)移动，
(6)室温下，当电解池中共产生224mL(已折算成标况下，不考虑气体溶解损失)气体时，右室溶液(体积变化忽略不计)的pH为_______ 。
I.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
(1)在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是_______(填字母)。
| A．该催化剂使反应的平衡常数增大 |
| B．CH4 →CH3COOH过程中，有C-H键断裂和C-C键形成 |
| C．生成乙酸的反应原子利用率100% |
| D．ΔH =E2-E1 |
II.以CO2、H2为原料制备“21世纪的清洁燃料”二甲醚(CH3OCH3)涉及的主要反应如下：
①2CO2(g)+6 H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH1= -122.5kJ·mol-1。②CO2(g)+ H2(g)
CO (g)+ H2O(g) ΔH2 = +41.1kJ·mol-1。(2)反应2CO(g)+4 H2(g)
CH3OCH3(g)+ H2O(g) 的 ΔH=(3)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下，发生反应①、②，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。
i.已知：CH3OCH3的选择性
，其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线ii.为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为
a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压
III.以CO2、C2H6为原料合成的主要反应为：CO2(g) + C2H6(g)
C2H4(g) + H2O(g)+CO(g) ΔH1= +177kJ·mol-1。(4)某温度下，在0.1MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H6达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp=
IV.以稀硫酸为电解质溶液，由甲醇(CH3OH)、O2构成的原电池作为电解饱和食盐水的电源(电解池中左右两室均为1L的NaCl溶液)。
(5)a电极的电极反应式为
(6)室温下，当电解池中共产生224mL(已折算成标况下，不考虑气体溶解损失)气体时，右室溶液(体积变化忽略不计)的pH为
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5 . 甲醚是重要的有机合成原料，甲醇制备甲醚的反应：
；工业上常用CO2或CO催化氢化法合成CH3OH。回答下列问题：
(1)CO2和H2在某催化剂表面合成CH3OH：
，反应历程如图甲所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为___________ 。已知
(△H、△S随温度的变化不大)，随温度的变化关系如图乙所示，图中表示该反应的直线是___________ (填代号)。
(2)CO催化加氢法合成CH3OH，进而制备CH3OCH3的过程中涉及如下反应：
反应I：
反应II：
反应III：
①在298K，101kPa时，CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩尔燃烧焓如下表：
则△H2=___________ 。
②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入2molCO(g)和4molH2(g)制备，初始压强为p0Pa，5min达到平衡时CO(g)的转化率为70%，c(CH3OH)=2c(CH3OCH3)，且c(H2)=0.9mol⋅L-1.则0~5min内，v(CO)=___________ mol。L-1.min-1；反应I的平衡常数Kp=___________ (用p0表示)；平衡后，保持温度和容器体积不变，向容器中再充入1molCO(g)和2molH2(g)，重新达到平衡后，CH3OCH3(g)的物质的量分数___________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
；工业上常用CO2或CO催化氢化法合成CH3OH。回答下列问题：(1)CO2和H2在某催化剂表面合成CH3OH：
，反应历程如图甲所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为(△H、△S随温度的变化不大)，随温度的变化关系如图乙所示，图中表示该反应的直线是(2)CO催化加氢法合成CH3OH，进而制备CH3OCH3的过程中涉及如下反应：
反应I：
反应II：
反应III：
①在298K，101kPa时，CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩尔燃烧焓如下表：
| 物质 | CO(g) | H2(g) | CH3OH(g) |
| 摩尔燃烧焓(△H)/(kJ·mol-1) | -283.0 | -285.8 | -726.5 |
②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入2molCO(g)和4molH2(g)制备，初始压强为p0Pa，5min达到平衡时CO(g)的转化率为70%，c(CH3OH)=2c(CH3OCH3)，且c(H2)=0.9mol⋅L-1.则0~5min内，v(CO)=
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解题方法
6 . I. 依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）卫星发射时可用肼（N2H4）作燃料，8gN2H4（l）在O2（g）中燃烧，生成N2（g）和H2O（l），放出155.5 kJ热量，写出反应的热化学方程式_________ 。
（2） 以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO（NH2）2]。已知：
①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s） △H=－159.5 kJ/mol
②NH2CO2NH4（s）= CO（NH2）2（s） +H2O（g） △H=+116.5 kJ/mol
③H2O（l）=H2O（g） △H=+44 kJ/mol
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式________ 。
II．甲醇（CH3OH）燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。
（1）这种电池放电时的总反应方程式是__________ ；
（2）此电池的负极发生的电极反应式是_____________ ；
（3）电解质溶液中的H+向____________ 极移动，向外电路释放电子的电极是_________ （填电极名称）。
（1）卫星发射时可用肼（N2H4）作燃料，8gN2H4（l）在O2（g）中燃烧，生成N2（g）和H2O（l），放出155.5 kJ热量，写出反应的热化学方程式
（2） 以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO（NH2）2]。已知：
①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s） △H=－159.5 kJ/mol
②NH2CO2NH4（s）= CO（NH2）2（s） +H2O（g） △H=+116.5 kJ/mol
③H2O（l）=H2O（g） △H=+44 kJ/mol
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式
II．甲醇（CH3OH）燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。
（1）这种电池放电时的总反应方程式是
（2）此电池的负极发生的电极反应式是
（3）电解质溶液中的H+向
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7 . 利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品，是目前研究的热点。
(1) 甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下：
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)⇌3H2(g)+CO2(g)；ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)；ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g)⇌2H2(g)+CO(g)；ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g)⇌2H2O(g)+C2H4(g)；ΔH4=c kJ·mol-1
①ΔH1=___________ kJ·mol-1。
②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法，可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率，如图1，加入CaO提高氢气产率的原因是___________ 。
③在一定条件下用氧气催化氧化甲醇制氢气，原料气中
对反应的选择性影响如图2所示(选择性越大表示生成的该物质越多)。制备H2时最好控制=___________ ；当=0.25时，CH3OH和O2发生的主要反应方程式为___________ 。
(2)以V2O5为原料，采用微波辅热-甲醇还原法可制备VO2，在微波功率1 000 kW下，取相同质量的反应物放入反应釜中，改变反应温度，保持反应时间为90 min，反应温度对各钒氧化物质量分数的影响曲线如图3所示，温度高于250℃时，VO2的质量分数下降的原因是___________ 。
(3)以甲醇为原料，可以通过电化学方法合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如图4所示。
①电源的正极为___________ (填“A”或“B”)。
②阴极的电极反应式为___________ 。
(1) 甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下：
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)⇌3H2(g)+CO2(g)；ΔH1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)；ΔH2=a kJ·mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g)⇌2H2(g)+CO(g)；ΔH3=b kJ·mol-1
反应Ⅳ.2CH3OH(g)⇌2H2O(g)+C2H4(g)；ΔH4=c kJ·mol-1
①ΔH1=
②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法，可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率，如图1，加入CaO提高氢气产率的原因是
③在一定条件下用氧气催化氧化甲醇制氢气，原料气中
对反应的选择性影响如图2所示(选择性越大表示生成的该物质越多)。制备H2时最好控制==0.25时，CH3OH和O2发生的主要反应方程式为(2)以V2O5为原料，采用微波辅热-甲醇还原法可制备VO2，在微波功率1 000 kW下，取相同质量的反应物放入反应釜中，改变反应温度，保持反应时间为90 min，反应温度对各钒氧化物质量分数的影响曲线如图3所示，温度高于250℃时，VO2的质量分数下降的原因是
(3)以甲醇为原料，可以通过电化学方法合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如图4所示。
①电源的正极为
②阴极的电极反应式为
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9-10高二下·福建龙岩·期末
解题方法
8 .
(1)在25℃、101KPa时，1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则能表示甲醇燃烧的热化学方程式为：_______________________ 。
(2)已知：C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：
C(s)+O2(g)=CO2(g)； △H=-394kJ/mol；
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)； △H=-566kJ/mol；
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； △H=-484 kJ/mol；
①在25℃、101kPa时，1 g甲醇不完全燃烧生成1∶1的CO、CO2和液态水，写出此甲醇燃烧的热化学方程式：___________________________________ 。
②工业上可由CO和H2合成甲醇。试写出由C(s)与水蒸气在高温条件下反应生成氢气和一氧化碳的热化学方程式_______________________ 。
(3)利用甲醇可设计燃料电池。
①如用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入甲醇和氧气。写出负极的电极反应式___________________ 。
②下列有关甲醇燃料电池的说法中，错误的是_________ 。
A.甲醇燃料电池的负极发生氧化反应
B.甲醇燃料电池的电子由负极、经外电路流入正极
C.甲醇燃料电池在负极区产生CO
D.甲醇燃料电池中使用的氢氧化钾浓度保持不变
(1)在25℃、101KPa时，1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则能表示甲醇燃烧的热化学方程式为：
(2)已知：C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：
C(s)+O2(g)=CO2(g)； △H=-394kJ/mol；
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)； △H=-566kJ/mol；
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； △H=-484 kJ/mol；
①在25℃、101kPa时，1 g甲醇不完全燃烧生成1∶1的CO、CO2和液态水，写出此甲醇燃烧的热化学方程式：
②工业上可由CO和H2合成甲醇。试写出由C(s)与水蒸气在高温条件下反应生成氢气和一氧化碳的热化学方程式
(3)利用甲醇可设计燃料电池。
①如用氢氧化钾溶液做电解质溶液，用多孔石墨做电极，在电极上分别充入甲醇和氧气。写出负极的电极反应式
②下列有关甲醇燃料电池的说法中，错误的是
A.甲醇燃料电池的负极发生氧化反应
B.甲醇燃料电池的电子由负极、经外电路流入正极
C.甲醇燃料电池在负极区产生CO
D.甲醇燃料电池中使用的氢氧化钾浓度保持不变
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