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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷96
2021年3月“两会”政府工作报告中提出的“碳达峰”、“碳中和”已成为热词。回答下列问题：
(1)已知：I．
II．
Ⅲ．
求反应的△H=___________kJ/mol
(2)在某温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入3molH2和1molCO2，发生反应Ⅱ：，其中CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如下图所示：

①达到平衡时，用H2(g)表示的化学反应速率v(H2)= _________。
②该反应的平衡常数K=_________ (写出计算式即可)。
③恒温下将体积变为2L，平衡时CO2的转化率将_________ (填“变大”、“变小”或“不变”)
④下列措施一定可以提高甲醇生成速率的有_________。
A．降低反应温度                      B．缩小容器的容积
C．将产生的水蒸气及时移走     D．使用催化剂
(3)我国科学家使用电化学的方法，用C2H6和CO2合成了C2H4，装置如下图所示。电极N为电源的___________(选填“正极”、“负极”)，阳极电极反应式是_________。
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡常数的有关计算电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 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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2021年国务院政府工作报告时指出：优化产业结构和能源结构，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为： CO2+3H2CH3OH+H2O。
①常温常压下，已知反应的能量变化如图1、图2所示，由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。

②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1molCO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图3所示。从反应开始到平衡，v(H2)=_______ mol·L-1·min-1；能使平衡体系中增大的措施有_______ (任写一条)。

(2)已知CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) ΔH= -31.4 kJ·mol-1。
①温度为T1°C时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1 L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) K=2，实验测得：v正=k正c(CO2)·c(H2)，v逆=k逆c(HCOOH)，k正 、k逆为速率常数。T1°C时，k正=_______k逆。
②温度为T2°C时，k正=1.9k逆， 则T2°C时平衡压强_______ (填“> ”“<”或“=”)T1°C时平衡压强，理由是_______。
(3)我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置(如图4)。阴极上的电极反应式为：_______。
2023年杭州亚运会主火炬使用了零碳甲醇燃料，其制备共消耗了16万吨CO2。该甲醇的制备反应及副反应如下：
ⅰ．（放热反应）
ⅱ．（吸热反应）
(1)键能是指断裂1mol化学键生成气态原子吸收的热量，几种化学键的键能如表所示。

化学键

H-O

C=O(CO2)

H-H

键能/

462.8

803.0

436.0

x

若CO2与足量H2发生反应转化为1molCO和水蒸气时吸收热量为42kJ，则______。
(2)在某温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入3molH2和1molCO2，发生反应ⅰ，其中CO2(g)、CH3OH(g）和H2O(g）的物质的量（n）随时间的变化如下图所示：

①从反应开始至反应平衡时，用H2O(g）表示的化学反应速率v(H2O)＝______。
②下列措施一定可以提高甲醇生成速率的是______。
A．降低反应温度             B．缩小容器的容积
C．将产生的水蒸气及时移走       D．使用合适的催化剂
③下列选项能作为判断该反应达到平衡状态的依据的是______。
A．容器中CO2的体积分数不变
B．容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
E．单位时间内，断裂3molH-H键，同时生成2molH-O键
(3)以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。

A极为电池______极，B极的电极反应式为____________。
我国提出2060年达“碳中和”目标，通过反应CO2+ H2HCOOH将CO2转化为高附加值产品HCOOH是实现该目标的一种方式。回答下列问题：
(1)向恒容密闭容器中充入1mol CO2和lmol H2， 发生反应： CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g)。测定不同温度下CO2的平衡转化率数据如下表所示：
T/K373473573673
平衡转化率α8.4α24.3α37.5α
①该反应的△H___________ 0 (填“＞”或“＜”)。已知： 2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H1，则反应2CO2(g)+2H2O(g) 2HCOOH(g)+O2(g)的   △H2___________ (用 △H和△H1表示)。
②下列有利于提高CO2的平衡转化率的措施有___________ (填标号)。
A．增大反应体系的压强       B．增大
C．降低反应温度                 D．移出HCOOH
③373K下，平衡时压强为P，用各物质的平衡分压(分压=总压×物质的量分数)表示该反应的平衡常数Kp=___________ (用含α和P的代数式表示)。
(2)浙江大学某国家实验室用水热法还原CO2转化为HCOOH， 探究了不同条件下CO2的转化率，数据如下图所示：

依据以上数据，最佳的摩尔比和反应时间是___________。
(3)中国科学院大学以Bi为电极材料， 利用电化学催化还原法制备HCOOH。用计算机模拟CO2在电极材料表面发生还原反应的历程如下(*表示微粒与Bi的接触位点)：

HCOOH是___________(填 “阴极”或“阳极”)产物。依据反应历程图中数据，你认为电催化还原CO2生成HCOOH的选择性___________(填 “高于”或“低于”)生成CO的选择性，原因是___________。

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