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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷119
我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，“碳中和”对我国意味着：一是能源转型首当其冲；二是通过工艺改造、节能等措施减少二氧化碳的排放在能源的产生、转换、消费过程。减少二氧化碳排放的方法之一是将CO2催化还原，比如：
反应1： CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1
反应2： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
都是目前处理CO2的重要方法。回答下列问题：
(1)反应1在_______的条件下能自发发生。(填低温、高温、任意温度)
(2)已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0 kJ·mol-1和-285.8 kJ·mol-1
②H2O(1)=H2O(g) ΔH3=44.0 kJ·mol-1，
则 ΔH2=_______kJ·mol-1。
(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1：3的CO2和H2发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1达到平衡，下列有关叙述正确的是_______。
A．升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小
B．再加入一定量的CO2和H2， CO2和H2的转化率不可能同时都增大
C．加入合适的催化剂可以提高CO2的平衡转化率
D．其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量
(4)一定条件下，在1L密闭容器中加入2molCO2和2molH2只发生反应2： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，如图是随着反应的进行，CO2的浓度随时间改变的变化图。若在t1时刻再加入lmolCO2， t2时刻到达新的平衡。

请你画出t1~t3内时刻CO2的物质的量浓度随时间改变的变化图：______
22-23高二上·浙江杭州·期中
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡的移动及其影响因素化学平衡图像分析化学反应进行方向的判据 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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我国明确提出2060年“碳中和”目标，意味着需要通过工艺改造、节能等措施减少在能源的产生、转换、消费过程中二氧化碳的排放。回答下列问题：
Ⅰ．利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，该反应分两步进行：
反应①：CH4(g)C(ads)+2H2(g)
反应②：C(ads)+CO2(g)2CO(g)。
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，有关物质的相对能量与反应历程的变化如图1所示。
   
(1)总反应CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g))能自发进行的条件为___________；研究表明，总反应速率由反应①决定，请结合图1与碰撞理论说明原因：______。
Ⅱ．将C催化还原，是目前处理CO2的重要方法。
i．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
(2)已知CO和H2的燃烧热分别为-283kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，H2O(1)=H2O(g) ΔH3=+44kJ·mol-1，则ΔH2=___________kJ·mol-1
(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1：3的CO2和H2，发生反应i达到平衡，下列有关叙述正确的是___________(填标号)。
A．升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小
B．按相同比例再加入一定量的CO2和H2，CO2和H2的转化率同时增大
C．加入合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率
D．其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量
(4)在一定条件下，向1L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2，发生反应i，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图2所示，T2时，若起始压强为10atm，则Kp=___________atm-2(结果保留一位小数，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ．CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图3所示。反应①完成之后，以N2为载气，将恒定组成的N2、CH4混合气体匀速通入恒温反应器，流出气体各组分的气体流速随时间变化如图4所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。
   
(5)t1~t3，n(H2)比n(CO)多，可能发生副反应的化学方程式为___________。
(6)t2后CO、CH4流速如图4变化的原因可能是___________。
我国明确提出2060年“碳中和”目标，意味着需要通过工艺改造、节能等措施减少在能源的产生、转换、消费过程中二氧化碳的排放。回答下列问题：
Ⅰ．利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，该反应分两步进行：
反应A：CH4(g)C(ads)+2H2(g)；反应B：C(ads)+CO2(g)2CO(g)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，有关物质的相对能量与反应历程的变化如图1所示。

(1)总反应CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g))能自发进行的条件为_____(填“高温”或“低温”)；总反应速率由反应_____决定(填“A”或“B”)。
Ⅱ．将C催化还原，是目前处理CO2的重要方法。
i．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
(2)已知CO和H2的燃烧热分别为-283kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，H2O(1)=H2O(g)　ΔH3=+44kJ·mol-1，则ΔH2=_____kJ·mol-1
(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1：3的CO2和H2，发生反应i达到平衡，下列有关叙述正确的是_____(填标号)。
A．升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小
B．按相同比例再加入一定量的CO2和H2，CO2和H2的转化率同时增大
C．加入合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率
D．其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量

(4)在一定条件下，向1L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2，发生反应i，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图2所示，T2时，若起始压强为10atm，则Kp=_____atm-2(结果保留一位小数，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

Ⅲ．CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图3所示。反应①完成之后，以N2为载气，将恒定组成的N2、CH4混合气体匀速通入恒温反应器，流出气体各组分的气体流速随时间变化如图4所示。反应过程中始终未检测到CO2，检测到催化剂上有积碳。

(5)t1~t3，n(H2)比n(CO)多，可能发生副反应的化学方程式为_____。
(6)t2后CO、CH4流速如图4变化的原因可能是_____。
(7)用如图装置模拟科学研究在碱性环境中电催化还原CO2制乙烯(X、Y均为新型电极材料，可减少CO2和碱发生副反应)，X极上的电极反应式为_____。
甲醚(CH3OCH3)是一种重要的新型能源，用CO和H2合成甲醚的有关反应如下：
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH1＝-99 kJ·mol-1；
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2＝-24 kJ·mol-1；
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　ΔH3＝－41 kJ·mol-1。
回答下列问题：
(1)3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)　ΔH＝_____kJ·mol-1。
(2)下列措施能提高反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)中CO平衡转化率的有_____(填序号)。
A.使用高效催化剂        B.增加H2O(g)的浓度        C.增大压强       D.升高温度
(3)下列叙述中能说明反应3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)处于平衡状态的是_______(填序号)。
A.生成3 mol H—H键的同时生成6 mol C—H键
B.混合气体的总物质的量不变
C.正逆反应速率相等，且都等于零
D.二氧化碳和甲醚的物质的量相等
(4)如图为反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH1＝-99 kJ·mol-1达到平衡后，在t1、t3、t4时刻改变某一条件反应速率随时间的变化曲线图。t4时改变的条件是______；在t1～t6时间段内，CH3OH物质的量分数最少的一段时间是______。

(5)对于反应：2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol-1，在T℃时，向体积不变的密闭容器中投入一定量CH3OH气体，气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数φ(CH3OCH3)与反应时间t的关系如表所示：
t/min015304580100
φ(CH3OCH3)00.050.080.090.100.10
①30 min时，CH3OH的转化率为_____；根据表中数据，T℃时，该反应的平衡常数为_____。
②上述反应中，反应速率v＝v正－v逆＝k正φ2(CH3OH)－k逆φ(CH3OCH3)·φ(H2O)，k正和k逆分别为正向、逆向反应速率常数，φ为物质的量分数。计算15 min时＝________(结果保留2位小数)。

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