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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷54
CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益。请回答下列问题：
(1)利用废气中的二氧化碳为原料可以制取甲醇。一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）。
①已知：H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热（△H）分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ ·mol-1
CH3OH（l）= CH3OH（g）△H=+35.2kJ·mol-1
H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ·mol-1。
则CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=_____kJ·mol-1。有利于提高H2平衡转化率的条件是_______（填选项字母）。
A高温低压B低温高压C高温高压D低温低压
②某温度下，向体积为2L的容器中充入6molH2、4molCO2，发生反应CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），达到平衡时H2的转化率为50%，其平衡常数为____（保留两位有效数字）。
③起始条件（T1℃、2L密闭容器）如下表所示：

达到平衡时，该反应的平衡常数K（I）____K（II）（填“>”“<”或“=”，下同）。平衡时CH3OH的浓度：c（I）______c（II）。
(2)CO2可用来合成低碳烯烃：2CO2（g）+6H2（g）→CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H= -127.8 kJ·mol-1。0.1MPa下，按n（CO2）：n（H2）=1：3的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生上述反应，不同温度（T）下平衡时的四种气态物质的质量分数（φ）如图所示:

①曲线b、c表示的物质分别为_________________（填化学式）。
②保持温度不变，在体积为VL的恒容容器中以n（CO2）：n（H2）=2：3的投料比加入反应物，t0时达到化学平衡。t1时将容器体积瞬间扩大至2VL并保持不变，t2时重新达到平衡。请在图中画出容器内混合气体的平均相对分子质量M随时间的变化图象_________

(3)工业上，还可以利用太阳能以CO2为原料制取C，使得二氧化碳资源化，其原理如下图所示：

整个过程中____（填“Fe3O4”或“FeO”）是反应的催化剂。重整系统中每生成1mol Fe3O4，转移电子的物质的量为____。
19-20高二上·山西晋中·阶段练习
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知识点：盖斯定律及其有关计算化学平衡的移动及其影响因素化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算 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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CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益，也为我国实现“绿水青山”工程提供支撑。请回答下列问题：
(1)利用废气中的二氧化碳为原料可以制取甲醇。一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。
已知：H2(g)、CH3OH(g)的燃烧热(∆H)分别为-285.8 kJ⋅mol−1和-761.7 kJ⋅mol−1；
H2O(l)=H2O(g) ∆H=+44kJ⋅mol−1，则CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H=______ kJ⋅mol−1。有利于提高H2平衡转化率的条件是______(填字母)。
A.高温低压               B.低温高压               C.高温高压 D.低温低压
(2)某温度下，向体积为2L的容器中充入6mol H2、4mol CO2，发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，达到平衡时H2的转化率为50%，其平衡常数为______(结果精确到0.001)。
(3)一定温度下，在两个容积均为2L的恒容密闭容器中，起始条件如下表所示：
容器甲乙
反应物投入量1mol CO2(g)和3mol H2(g) 1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)
平衡时c(CH3OH) c1c2
则c1______ c2 (填“>”、“<”或“=”)。
(4)CO2可用来合成低碳烯烃：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H=−127.8kJ⋅mol−1。0.1MPa下，按n(CO2)：n(H2)=1：3的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生上述反应，不同温度(T)下平衡时四种气态物质的质量分数(φ)如图所示：

①曲线b、c表示的物质分别为______(填化学式)。
②A、B两点对应温度下反应的平衡常数大小关系为K(A)______ K(B)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
CCuS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
反应I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H1=－49.8kJ·mol－1
反应II：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)△H2=＋23.4kJ·mol－1
反应III：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)△H3
（1）△H3=_____________kJ·mol－1
（2）恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2，发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是_______(填序号）。
A.容器内的混合气体的密度保持不变B.反应体系总压强保持不变
C.CH3OH和CO2的浓度之比保持不变D.断裂3NA个H-O键同时断裂2NA个C=O键
（3）反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下，在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g)，反应到某时刻测得各组分浓度如下：
物质CH3OCH3(g)H2O(g)CH3OH(g)
浓度/mol·L－11.61.60.8

此时___（填“>”、“<”或“=”），当反应达到平衡状态时，混合气体中CH3OH体积分数V(CH3OH)%=_____%。
（4）在某压强下，反应III在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入3 L的密闭容器中，10 min后反应达到平衡状态，则0-10 min内的平均反应速率V(CH3OCH3)=____。

（5）恒压下将CO2和氏按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应I和反应III，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图。
其中：CH3OH的选择性=×100%

①温度高于230℃，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是________。
②在上述条件下合成甲醇的工业条件是_________。
A. 230℃ B. 210℃ C.催化剂CZT D.催化剂CZ(Zr-1)T
近年碳中和理念成为热门，通过“CO2→合成气→高附加值产品”的工艺路线，可有效实现CO2的资源化利用。请回答下列问题：
(1)CO2加氢制合成气(CO、H2)时发生下列反应：
已知：①CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ∆H1=+206.2kJ∙mol-1
②CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ∆H=-165.0kJ∙mol-1
则CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ∆H=___________kJ/mol
(2)CO2经催化加氢可合成烯烃：2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g) ∆H。在0.1MPa时，按n(CO2)：n(H2)=1：3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在一个恒温恒容的密闭容器中，该可逆反应达到平衡的标志是___________(填字母)。
A．容器内各物质的浓度不随时间变化
B．2v正(CO2)=3v逆(H2)
C．容器内压强不随时间变化
D．混合气体的密度不再改变
②该反应的___________0(填“>”或“<”)，理由是___________。
③曲线c表示的物质为___________(用化学式表示)。
④为提高H2的转化率，可以采取什么措施___________(至少写出2种)。
(3)由CO2与H2反应合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H。某温度下将1molCO2和3molH2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表：
时间/h12345
0.920.850.790.750.75

该条件下的分压平衡常数Kp___________(MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

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