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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷113
我国在第75届联合国大会上正式提出了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标，所以研发利用二氧化碳技术，降低空气中二氧化碳含量成为重要的任务。
Ⅰ.化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳。已知25℃时，相关物质的摩尔燃烧焓数据如表：
物质H2(g)C(石墨，s)C2H2(l)
摩尔燃烧焓ΔH(kJ•mol-1)-285.8-393.5-1299.5

(1)则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C2H2(l)的热化学方程式为________。
Ⅱ.二氧化碳甲烷化反应合成替代天然气，是利用二氧化碳的技术之一。
甲烷化主反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=-165kJ•mol-1
副反应：i.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH1=_______。
ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1；
iii.CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) △H3=-90kJ•mol-1；
iv.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H4=+131.3kJ•mol-1。
(2)反应i的ΔH1=_______，该反应在_______(填“高温”或“低温”)条件下能够自发进行反应。
(3)在恒温恒容的密闭容器中，关于反应iii叙述正确的是_______。
A．用CO2、H2、H2O表示的速率之比为1：2：2可以作为判断化学平衡的依据
B．容器中气体的压强不变时，不能作为平衡的判断依据
C．容器内的气体密度不变可以作为平衡的判断依据
D．使用催化剂不能改变平衡转化率

(4)某容器中加入一定量的CO2和H2，保持温度和压强不变的情况下，达平衡后再向该容器中注入Ar稀释，反应iii的化学平衡将_______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，平衡时，CO2的分压p(CO2)_______(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)。
(5)以4molH2和1molCO2为初始原料，在催化剂(Ni/xMg)作用下保持总压为P0时，若只发生反应4H2(g)+CO2(g)CH4(g)+2H2O(g)，不同温度下在相同时间测得CO2的转化率如图所示。

①B点的平衡常数KP=________。
②由图像可知，影响该催化剂活性的因素有________。
23-24高二上·山东·阶段练习
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡状态的判断方法压强对化学平衡移动的影响与转化率变化有关图像的分析 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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2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
I.研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气：CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g) ∆H
(1)一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知CO2(g)、CH4(g)、CO(g)的摩尔生成焓分别为-395kJ·mol-1、-74.9kJ·mol-1、-110.4kJ·mol-1则上述反应的∆H=_______kJ·mol-1
(2)此反应的活化能Ea(正)_______Ea(逆)(填“>”、“=”或“<”)，利于反应自发进行的条件是_______(填“高温”或“低温”)。
(3)一定温度下，向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生上述反应，初始时CO2和CH4的分压分别为14kPa、16kPa，一段时间达到平衡后，测得体系压强是起始时的1.4倍，则该反应的平衡常数Kp=_______(kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
II.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)+4H2(g) ⇌CH4(g)+2H2O(g) ∆H=-165kJ·mol-1，催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。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。

(4)高于320℃后，以Ni-CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率却仍在上升，其原因是_______。
(5)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_______。
为加快实现“双碳”目标，CO2的资源化利用成为了科研的热门选题。
(1)工业上利用CO2和H2为原料，在催化剂Cu/ZnO的作用下合成甲醇，该反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ•mol-1。
①该反应在_____(填“高温”“低温”或“任意温度”)下，易自发进行。
②该反应分两步进行：
第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H＞0
第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH
已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知以下能正确表示反应过程中能量变化的示意图为______(填序号)。
a.   b.   c.   d.   
(2)Sabatier反应可实现CO2甲烷化：反应1为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ•mol-1，该反应发生的同时还伴随着副反应；反应2为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1，将5molCO2和20molH2通入某恒压密闭容器中将CO2甲烷化，平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。
   
①曲线Y代表的物质是______(填化学式)，曲线Z所代表的物质在1100K以上物质的量减小的原因是______。
②800K时，若经过10min达到平衡，则该条件下0～10min内H2O的平均生成速率v(H2O)=_______mol•min-1。
③当反应1和反应2均达到化学平衡状态时，若维持温度不变，向容器内通入惰性气体He，则反应2平衡______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
④800K时，若平衡时容器内总压为p，则反应2的压强平衡常数Kp=_____(结果保留两位有效数字，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。
(3)在酸性水溶液中，CO2通过电催化法可生成C2H5OH，c－NC、i－NC是两种电极催化剂，转化原理如图所示。
       
①c－NC上的电极反应式为______。
②当两个电极上转移相同数目的电子时，c－NC电极和i－NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5：4，则i－NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为______。
当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，中国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。因此，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点，其中研发二氧化碳的利用技术，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和解决能源问题的方案之一。
I.二氧化碳在一定条件下转化为甲烷，其反应过程如下图所示。

已知：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=-205kJ·mol-1
反应II：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H2=-246kJ·mol-1
(1)则反应I的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，向2L恒容密闭容器中加入1molCO2和5molH2，只发生上述反应I和反应II；10min后容器内总压强(P)不再变化，容器中CH4为0.6mol，CO2为0.2mol，H2O为1.4mol，10min内H2的平均反应速率v(H2)=_______反应II的平衡常数Kp=_______(用含字母P的代数式表示，已知Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替，某气体分压=气体总压强×该气体的物质的量分数)
II.在催化剂作用下CO2加氢还可制得甲醇CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)∆H=50kJ/mol。
(3)能说明反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=50kJ/mol已达平衡状态的是_______(填字母)。
A．单位时间内生成1molCH3OH(g)的同时消耗了3molH2(g)
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化

III.CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应：
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H<0；
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H>0。
(4)向密闭容器中以物质的量之比为1：3充入CO2与H2，实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。P1、P2、P3由大到小的顺序为_______；T2°C时主要发生反应_______。(填“①”或“②”)，CO2平衡转化率随温度变化先降后升的原因为_______。

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