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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷162
2022年3月4日，中国科学院大连化学物理研究所开发的全球首套1000吨/年二氧化碳加氢制汽油中试装置，在山东邹城工业园区开车成功，生产出符合国VI标准的清洁汽油，这有助于我国在2030年前实现碳达峰。回答下列问题：
(1)CO2催化加氢制取汽油时，CO2的转化过程如图1：

下列对该反应过程的说法正确的是________(填标号)。
A．整个反应过程中，有非极性键和极性键的断裂和形成
B．CO2的电子式为，为非极性分子
C．汽油为纯净物
D．①②反应一定有水生成

(2)写出反应①的化学方程式_______。
(3)如将CO2与H2以1：3的体积比混合。
①适当条件下合成某烃和水，该烃可能是______(填序号)。
A.烷烃             B.烯烃          C.炔烃            D.苯的同系物
②适当条件下合成燃料甲醇和水。在恒温恒容的密闭容器中，充入2molCO2和6molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是______(填字母)
A.混合气体密度保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.CO2和H2的体积比保持不变
D.断裂2mol碳氧双键的同时生成3molH－H键
(4)催化剂通过参与反应，改变反应的途径，降低反应活化能，加快化学反应速率，反应的热效应△H______(填“减小”、“增大”或“不变”)。
(5)已知CO2甲烷化技术的反应原理为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)       △H＜0，该技术的核心是催化剂的选择。其他条件均相同，在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和CH4选择性(选择性是指产生这个物质所消耗的反应物的量占总的反应物的量的比例大小)随温度变化的曲线如图2所示。

以Ni为催化剂，高于320℃后，单位时间内CO2转化率上升的原因是______，工业上应选择的催化剂是______。
23-24高三上·四川广安·阶段练习
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知识点：催化剂对化学反应速率的影响化学平衡状态的判断方法有关有机物分子式确定的计算共价键概念及判断 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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我国政府承诺要在2030年前实现碳达峰，相关转化的研究对解决环境、能源问题意义重大。回答下列问题：
(1)催化加氢制取汽油时，的转化过程如图1：

下列对该反应过程的说法正确的是_______(填标号)。
A.整个反应过程中，有非极性键和极性键的断裂和形成
B.中C原子的杂化类型为sp
C.汽油为纯净物
(2)已知甲烷化技术的反应原理为   ，该技术的核心是催化剂的选择。其他条件均相同，在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得转化率和选择性随温度变化的曲线如图2所示。

①四羰基镍是镍的一种配合物，该配合物中中心原子的配位数为_______。
②以Ni为催化剂，高于320℃后，单位时间内转化率上升的原因是_______；工业上应选择的催化剂是_______。
(3)以、为原料合成涉及的主要反应如下：
Ⅰ.   
Ⅱ.   
①反应   _______。(用含和的代数式表示)
②反应Ⅰ、Ⅱ的(K代表化学平衡常数)随(温度的倒数)的变化如图3所示。据图判断，升高温度时，体系中的含量将_______(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，CO的含量将_______。

③某温度下往恒容密闭容器中充入1 mol 和3 mol ，恒温条件下仅发生反应Ⅰ，平衡时混合气体的总压(此时总压为p)为起始总压的，该反应的压强平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压物质的量分数)。
我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。研发二氧化碳被转化为多种基础化学品，如一氧化碳、甲烷、甲醇等是实现“双碳”目标的有效方法。二氧化碳催化加氢部分热化学反应式如下：
I.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=-165.0kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=+49.0kJ·mol-1
(1)二氧化碳与甲烷反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为____；恒温恒容密闭容器中进行该反应，下列事实能说明反应达到平衡状态的是____(填选项字母)。
A.相同时间内形成C－H键和H－H键的数目相等
B.相同时间内消耗CO2和形成CO的分子数目相等
C.体系内各物质的浓度保持不变
D.体系内气体的密度保持不变
(2)在两个恒压(3.0MPa)密闭装置中放置不同Ni、Ga配比的Ni－Ga催化剂，再分别通入反应物混合气[混合比例=0.5]，测得甲醇时空收率随温度的变化曲线如图1所示。(甲醇时空收率是表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)。

①甲醇时空收率前半段升高的原因是____；最佳配比的催化剂是____。
②二氧化碳加氢制甲醇的速率方程可表示为v=k•pm(CO2)•pn(H2)，其中k为速率常数，各物质分压的指数为反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，反应温度由169℃升高到223℃，若CO2反应级数=2，H2反应级数不变，试计算速率常数之比=____。
(3)在恒温密闭容器中，维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳转化率和甲醇选择性x=×100%随温度变化关系如图2所示，则合成甲醇的适宜温度是____。

(4)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如图3。

①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式：____。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是____。
推进能源绿色转型，实现碳达峰、碳中和，事关经济社会发展全局。CO2甲烷化及甲烷重整制甲醇是能源综合利用领域的研究热点。回答下列问题：
(1)已知CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面可合成甲醇：CH4(g)+O2(g)=CH3OH(g) △H，反应的部分历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”标注，TS代表过渡态)。下列说法正确的是_____(填标号)。
A．该反应的△H=-32.5kJ•mol-1
B．H2O(g)比O2(g)更容易吸附在催化剂表面
C．该反应过程中只涉及σ键的断裂与形成
D．图中慢反应的化学方程式为*CH4+*OH=*CH3OH+*H
(2)催化剂的选择是CO2甲烷化的核心，金属Ni或Ni－CeO2均可作为催化剂。
①基态Ni原子的核外电子排布式为_____。
②在上述两种催化剂的条件下反应相同时间，测得CO2转化率和CH4选择性随温度的变化如图所示。高于320℃，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____。对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂和温度分别是____。

(3)一定条件下，发生反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H=-198kJ•mol-1，测CO的平衡转化率与温度、起始投料比m[m=]的关系如图所示。已知v正=k正•c(CO)•c3(H2)，v逆=k逆•c(CH4)•c(H2O) (k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。

①图中m1、m2、m3由大到小的顺序为_____。
②向一体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO和3molH2，在一定温度下，经5s达到平衡，此时CO的转化率为50%。0～5s内，v(H2)=____mol•L-1•s-1。平衡时k正：k逆=____，达到平衡后，升高温度，k正：k逆_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)微生物电化学产甲烷法的装置如图所示。b电极的电极反应式为____。

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