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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷111
CO2的综合利用是解决温室效应及能源问题的有效途径。
（1）CO2和H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。已知CH3OH、H2的燃烧热分别为△H=-726.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol，且1mol水蒸气转化为液态水时放出44kJ的热量。
则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=__kJ/mol。
（2）下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有__(填字母代号)。
a.使用适当的催化剂
b.缩小体积增大体系压强
c.降温并及时分离出CH3OH
d.增大CO2和H2的初始投料比
（3）CO2和CH4反应制取氢气：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示，则压强P1___P2(填“大于”或“小于”)；压强为P2时，在y点反应___(填“正”或“逆”)向进行。

（4）CO2也可用于合成碳酸二甲酯(DMC)。一定温度时，在容积为2.0L的恒容密闭容器中充入2.5molCH3OH(g)、适量CO2和5×10-2mol催化剂，容器中发生反应：2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)△H=-15.5kJ/mol。甲醇转化数(TON)与反应时间的关系如图所示。则该温度时，甲醇的最高转化率为__。4~7h内DMC的平均反应速率是__(保留两位小数)。

已知：TON=
19-20高二上·湖南长沙·期中
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知识点：化学反应原理综合考查盖斯定律与热化学方程式化学平衡的移动 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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对SO2、NOx、CO2和CO进行回收利用是节能减排的重要课题。
(1)已知：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H=-196.6kJ/mol
2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) △H=-113.0kJ/mol
①求反应：NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)的△H=___________kJ/mol。
②某温度下，向恒容密闭容器中充入NO2、SO2发生反应：NO(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
a．混合气体的密度保持不变　　　　　　b．SO2的物质的量保持不变
c．容器内混合气体原子总数不变　　　　d．每生成1molSO3的同时消耗1molNO
(2)工业上可用CO2与H2来生产甲醇。在2L的恒容密闭容器中，充入1molCO2和3molH2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间变化如图所示：

①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=___________。
②下列措施不能使CO2的平衡转化率增大的是___________(选填编号)。
A．在原容器中再充入1molCO2　　　　　　B．在原容器中再充入1molH2
C．在原容器中再充入1mol氦气　　　D．使用更有效的催化剂
E．缩小容器的容积　　　　　　　　　F．将水蒸气从体系中分离
(3)工业_上也可用CO生产甲醇。在一容积可变的密闭容器中充入10molCO与20molH2，容器体积为2L，在催化剂作用下发生反应：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。CO的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
   
①压强为p1___________p2(填“>”、“<”或“=”)。
②在起始T1、p1条件下，2L恒容容器中，反应的平衡常数K=___________(mol/L)-2。该反应在A、B、C三点条件下的平衡常数KA、KB和KC的大小关系为：___________。
(4)煤化工通常研究不同条件下CO的转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下发生反应：CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)中CO的平衡转化率随投料比及温度变化关系如图所示：
   
①该反应是___________反应(填“吸热”或“放热”)；
②在以铁镁为催化剂的工业中，一般控制温度为400°C左右、投料比2)=3~5，采用此条件的原因可能是___________。
利用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
（1）CO2的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。一定温度下，在体积为1L的密闭容器中，充入1 molCO2和3molH2，此时压强为p0kpa，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①0~4min，H2的平均反应速率v(H2)=__mol·L−1·min−1。
②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．恒温恒容下，气体的密度不再变化
D．恒温恒压下，气体的体积不再变化
③测得某时刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的浓度均为0.5mol/L，则此时v（正）___v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。
④可逆反应的平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算，已知：分压=总压×物质的量分数，则该温度下Kp=___kPa-2（用含有p0的式子表示，保留1位小数)。
（2）工业中，CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。
反应A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
反应B：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图所示。

图为温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响
①由图可知温度升高时CO的产率上升，其主要原因可能是___。
②由图可知获取CH3OH最适宜的温度是___。下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有___(填字母)。
A．使用对反应A选择性更高的催化剂
B．压缩体积
C．增大CO2和H2的初始投料比
（3）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，反应原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4kJ·mol-1。在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得合成氨反应达到平衡时的有关数据如下。
容器甲乙丙
反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3
NH3的浓度（mol/L）c1c2c3
反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ
体系压强（Pa）p1p2p3
反应物转化率α1α2α3

则a+b___92.4（填“>”、“=”或“<”，下同），c3___2c1，2p2___p3，α1+α3___1。
目前，CO、CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.CO可用于合成甲醇
（1）已知：CO、H2、CH3OH（g）的燃烧热分别为-283kJ/mol、-285.8kJ/mol、-764.5kJ/mol。则CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）的∆H=__________。
（2）将1molCO和2molH2充入密闭容器中发生上述反应。其他条件相同时，CO的平衡转化率[α（CO）]与压强（P）和温度（T）的关系如图所示

①A、B两点CH3OH的质量分数ω（A）______ω（B）（填“>”、“<”或“=”），理由为__________。
②C、D两点的逆反应速率：v逆（C）______v逆（D）（填“>”、“<”或“=”），理由为_________。
③200℃时，测得E点的容器容积为10L。该温度下，反应的平衡常数K=__________；保持温度和容积不变，再向容器中充入1molCO、1molH2和xmolCH3OH时，若使v正>v逆，则x的取值范围为________。
Ⅱ.CO2的综合利用
（3）CO2转化为甲醇有广泛应用前景。T℃时，在容积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） ∆H<0，其它条件不变，下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是_________（填选项字母）。
A．升高温度
B．再充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g）
C．加入催化剂
D．再充入一定量CO2
（4）CO2可转化为碳酸盐，其中Na2CO3是一种用途广泛的碳酸盐。已知：25℃时，几种酸的电离平衡常数如下表所示。
H2CO3
H2C2O4
HNO2
HClO
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
K1=5.4×10-2
K2=5.3×10-5
K=7.2×10-4
K=2.9×10-8

25℃时，向一定浓度的Na2CO3溶液中分别滴入等物质的量浓度的下列溶液至过量：①NaHC2O4②HNO2③HClO溶液中的n（HCO3-）与所加入溶液体积（V）的关系如图所示。其中，符合曲线Ⅰ的溶液为__________（填序号，下同）；符合曲线Ⅱ的溶液为___________。

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