1 . 利用CO₂、H₂为原料合成CH₃OH可有效降低空气中二氧化碳的含量。回答下列问题。
(1)已知CO₂加氢合成甲醇涉及的反应有
反应I：CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁=-49.2kJ·mol^-1
反应II：CO₂(g)+H₂(g)=CO(g)+H₂O(g) △H₂=+41.2kJ·mol^-1
则反应CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g) △H=_______。
(2)在恒容密闭容器中发生反应CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)，CO合成甲醇反应能量路径示意图如图甲所示。(已知：TS为过渡态；IM为中间体)。

则CO合成甲醇反应的控速步骤为_______(填字母)。

A．IM1→IM2

B．IM2→IM3

C．IM3→IM4

D．IM5→CH3OH

(3)向2L恒容密闭容器中充入2molCO和4molH₂[假设只发生反应CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)]，起始压强为NMPa，相同时间内CO的转化率随温度变化如图乙所示：

①a点为图象中最高点，a点的转化率比c点高的原因是_______。
②T₂K，反应时间为5min，a点时测得反应体系中CO的物质的量分数为，此时v(CO)_______；K_p=_______。(K_p用气体分压代替气体浓度进行计算，分压=总压×气体的物质的量分数)
③向②体系中a点时的容器中注入CO(g)和CH₃OH(g)各0.5mol，则此时反应_______(填“正向”或“逆向”)进行。
(4)在恒容密闭容器中发生反应CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)，平衡时某物理量X与温度、压强的关系如图丙所示，X代表_______(写出一种即可)；其中p₁_______p₂(填“>”“=”或“<”)。

2 . 甲烷在工业上有很多用途。回答下列问题：
Ⅰ.利用甲烷催化还原消除氮氧化物的污染：
ⅰ.；
ⅱ.；
ⅲ.。
其中：。
(1)_______(用含a、b的代数式表示)。
(2)在4L某恒容密闭容器中充入和，只发生反应ⅲ，的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。

①曲线上m、n两点的正反应速率：_______(填“>”、“<”或“=”)。
②T₁时，若反应进行到时达到平衡，此时测得混合气体的总压强为，则内，_______，反应平衡常数_______(用分压表示，分压=物质的量分数×总压)。
③下列说法正确的是_______(填标号)。
A.当混合气体的密度不再随时间改变时，该反应达到平衡
B.该反应的反应物的键能总和小于生成物的键能总和
C.降低温度，有利于提高的转化率，反应平衡常数也增大
D.加入合适的催化剂，的值增大
(3)甲烷-氧气燃料电池的工作原理如图所示(L、K均为惰性电极，气体已换算成标准状况)。

①电池工作时，K电极上发生_______(填“还原反应”或“氧化反应”)。
②L电极上的电极反应式为_______。
③每消耗，电路中转移电子的物质的量为_______mol。

3 . 甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。
(1)工业上甲烷可用于制造合成气，该反应的热化学方程式为   。
①25℃、101 kPa，CO(g)、H₂(g)的燃烧热依次为、。写出该条件下，表示甲烷燃烧热的热化学方程式：___________。
②在催化剂作用下将物质的量均为1 mol的CH₄(g)和CO₂(g)加入恒温恒压的密闭容器中(25℃、100 kPa)，发生反应，正反应速率，其中p为分压。若该条件下，当时，CH₄的转化率为___________。
(2)用CH₄与CO₂反应制取H₂，其反应为，分别在一定体积的恒压密闭容器中充入1.0 mol CH₄和1.0 mol CO₂，发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①压强p₁___________(填“＞”、“=”或“＜”) p₂。
②当压强为p₁时，B点v_正___________(填“＞”、“=”或“＜”)v_逆。
③若p₁=2.0 MPa，则A点的平衡常数K_p=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)(MPa)²。
(3)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，反应为   。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。

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___________。

4 . 二甲醚(CH₃OCH₃)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO₂、H₂为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：
主反应：Ⅰ.
副反应：Ⅱ.
回答下列问题：
(1)由上述反应可知，CO(g)和H₂(g)直接转化为CH₃OCH₃(g)和水蒸气的热化学方程式为：_______。该反应在_______(填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。在容积为1L的恒容密闭容器中，分别在不同温度下由H₂和1molCO合成CH₃OCH₃，CO的平衡转化率与温度和初始投入n(H₂)的关系如图所示。下列说法正确的是_______(填序号)。

A．a、b、c三点H₂的转化率：
B．三种温度之间的关系：
C．c点状态下，再通入1molCO和4molH₂，再次达到平衡时H₂的体积分数减小
D．a点状态下，再通入0.5molCO和0.75mol CH₃OCH₃，平衡不移动
(2)恒压条件下，保持CO₂和H₂的起始投料一定，发生反应Ⅰ和Ⅱ，实验测得CO₂的平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图所示

已知：，其中表示平衡时CH₃OCH₃的选择性的是曲线_______(填“①”或“②”)；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
(3)在一定温度下，向刚性容器中充入投料比为1∶3的CO₂和H₂，发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到平衡时CO₂的转化率为80%，CH₃OCH₃的选择性为75%，则H₂的转化率α(H₂)=_______；反应Ⅱ的压强平衡常数Kp=_______
(4) CH₃OCH₃、空气-NaOH溶液电池，工作时负极的电极反应式为_______

7 . 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。中国空间站开启有人长期驻留时代。空间站的水气整合系统利用“萨巴蒂尔反应”，将CO₂转化为CH₄和水蒸气，配合O₂生成系统可实现O₂的再生。回答下列问题：
Ⅰ. 萨巴蒂尔反应为：CO₂(g)+ 4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)△H₁
(1)常温常压下，已知：①和的燃烧热()分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol；
② △H₂=+44.0 kJ/mol。则=___________ kJ/mol。
(2)在某一恒容密闭容器中加入CO₂、H₂，其分压分别为15kPa、 30kPa， 加入催化剂并加热使其发生萨巴蒂尔反应。研究表明CH₄的反应速率v(CH₄)= 1.2×10^-6p(CO₂)p⁴(H₂) (kPa﹒s^-1)， 某时刻测得H₂O(g)的分压为10kPa，则该时刻v(H₂)=___________。
(3)研究发现萨巴蒂尔反应的历程，前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO₂催化剂表面用“﹒”标注，Ts 表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会___________(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为___________。

Ⅱ.某研究团队经实验证明，CO₂在一定条件下与H₂O发生氧再生反应:
CO₂(g)+ 2H₂O(g) CH₄(g)+2O₂(g)△H₁=
(4)恒压条件时，按投料，进行氧再生反应，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图。

350℃时，A点的平衡常数为______(填计算结果)。为提高CO₂的转化率，除改变温度外，还可采取的措施为____________。
(5)氧再生反应可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现；反应机理如图所示：

①光催化CO₂转化为CH₄的阴极方程式为__________________。
②催化剂的催化效率和CH₄的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到400℃之间，CH₄生成速率加快的原因是_____________。

9 . 2022年北京冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料，体现绿色奥运理念。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应1：2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g) ΔH₁
反应2：2CH₄(g)C₂H₄(g)+2H₂(g) ΔH₂
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)数据如下：

物质	CH4(g)	C2H2(g)	C2H4(g)	H2(g)
燃烧热(ΔH)/(kJ/mol)	-890.3	-1299.5	-1411.0	-285.8

①写出表示C₂H₂(g)燃烧热的热化学方程式：_______。
②上述反应中，ΔH₁-ΔH₂=_______kJ·mol^-1。
③已知反应1的ΔS=+220.2 J·mol^-1·K^-1，则下列所给温度能使该反应自发进行的是_______(填标号)。
A．0℃               B．25℃               C．1250℃            D．2 000℃
(2)在恒温恒容密闭容器中充入适量CH₄发生上述反应1和反应2，下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。

A．气体总压强不随时间变化	B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化	D．H2体积分数不随时间变化

(3)2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g)的速率方程为v_正=k_正c²(CH₄)，v_逆=k_逆c(C₂H₂)·c³(H₂)(k_正、k_逆为正、逆反应速率常数，与温度有关)。其他条件相同，T₁℃达到平衡时k_正=1.5k_逆，T₂℃达到平衡时k_正=3. 0k_逆。由此推知，T₁_______T₂(填“＞”“＜”或“=”)。
(4)一定温度下，在总压强保持恒定为121 kPa时，向某密闭容器中充入CH₄和N₂组成的混合气体( N₂不参与反应)，测得CH₄的平衡转化率与通入气体中CH₄的物质的量分数的关系如图所示。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

①图中随着通入气体中CH₄的物质的量分数的增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是_______。
②已知M点乙炔的选择性为75% [乙炔的选择性=×100%]。该温度下，反应2的平衡常数K_p=_______kPa(结果保留2位有效数字，K_p是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

10 . 对的资源化利用可以获得重要的化工产品和燃料，回答下列问题：
(1)已知①   
②   
写出与反应生成和的热化学方程式为_______。
(2)经催化加氢可合成烯烃：   ，在0.1MPa时，按投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。

①该反应的_______0(填“>”或“<”)。
②曲线c表示的物质为_______(用化学式表示)。
③为提高的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施_______(答出一条即可)。
(3)和制备甲醇反应方程式   ，某温度下，将和充入体积不变的2L密闭容器中，初始总压为8MPa，发生上述反应，测得不同时刻反应后与反应前的压强关系如下表：

时间/h	1	2	3	4	5
	0.92	0.85	0.79	0.75	0.75

①用表示前2h的平均反应速率_______。
②该条件下的分压平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③若该条件下，，其中、为仅与温度有关的速率常数，_______(填数值)；若将温度升高，则反应速率增大的倍数；_______(填“>”、“<”或“=”)。