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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷189
CO、CO2、CH3OH等含碳物质是重要的基础化工原料。回答下列问题：
(1)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27 kJ∙mol−1， CH3OH(g)的燃烧热为677 kJ∙mol−1，写出CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式：_________。
(2)CO2的资源化利用和转化技术的研究对实现碳达峰和碳中和有重要意义。在席夫碱(含“−RC=N−”有机物)修饰的纳米金催化剂上，CO2直接催化加氢生成甲酸。其反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注，TS为过渡态。该历程中起决速步骤的化学方程式是_________。

(3)在恒温恒容密闭容器中投入足量石墨与CO2进行反应C(s)+CO2(g)2CO(g)，可判定其达到平衡的条件有_______(填序号)。
A．容器总压保持不变B．相同时间内，消耗1molCO2的同时生成2molCO
C．CO的体积分数保持不变D．保持不变

(4)CO2与H2在催化剂作用下可转化为CH3OH，主要反应如下：
反应1：CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)     ΔH1
反应2：CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g)     ΔH2
若起始按=3投料，测得CO2的平衡转化率(X－CO2)和CH3OH的选择性(S–CH3OH)随温度、压强的变化如图所示[已知：S–CH3OH =]

①p1_____(填 “>”或“<”)p2。
②温度高于350°C后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是_____。
③250 °C时反应2的压强平衡常数Kp=_______(结果保留2位有效数字)。
(5)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示，则电解过程中生成尿素的电极反应式是_________。
23-24高二上·四川成都·期中
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知识点：盖斯定律与热化学方程式压强对化学平衡移动的影响化学平衡题中基于图表数据的相关计算原电池电极反应式书写 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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CO2的资源化利用和转化技术的研究对实现碳达峰和碳中和有重要意义。
(1)在席夫碱(含“−RC=N−”有机物)修饰的纳米金催化剂上，CO2直接催化加氢生成甲酸。其反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注，TS为过渡态。
   
该历程中起决速步骤的化学方程式是___________。
(2)我国科学家以Si/Bi材料作光电阴极。CO2饱和的0.5 mol ·L-1的KHCO3溶液作电解液(pH =7.4) ，将CO2转化为HCOO－，原理如图所示。根据图示，写出光电阴极的电极反应式：___________。
   
(3)CO2与H2在催化剂作用下可转化为CH3OH，主要反应如下：
反应1：CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ΔH1
反应2：CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2
①已知：在一定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在298 K的标准摩尔生成焓：
物质CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2(g)
标准摩尔生成焓/(kJ ·mol -1)−393.51−201.17−241. 820
则ΔH1 = ___________。
②若起始按=3投料，测得CO2的平衡转化率(X - CO2)和CH3OH的选择性(S – CH3OH)随温度、压强的变化如图所示[已知：S –CH3OH =
   
i．p1___________(填 “>”或“<”)p2。
ii．温度高于350°C后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是________。
iii．250 °C时反应2的压强平衡常数Kp=___________ ( 结果保留2位有效数字)。
(4)一定条件下，CO2可形成干冰，干冰的晶胞模型如图所示。在干冰中，与一个CO2分子紧邻的分子共有___________个。若晶胞参数是a nm，干冰的密度为ρg· cm-3，则阿伏加德罗常数为___________(用含a 、ρ的代数式表示)。
   
当前，我国公布了实现“碳达峰、碳中和”目标的具体时间。因此，含碳化合物的综合利用，有效缓解温室效应成为研究热点。回答下列问题：
(1)CO2可与 H2制甲醇：
在催化剂作用下，发生以下反应：
I． CO2(g)+3 H2 (g) CH3OH(g)+H2O(g) H1 = - 49 kJ·mol-1
II． CO2(g)+ H2 (g) CO(g)+ H2O(g) H2 = + 41 kJ·mol-1
则：III． CO (g) + 2H2(g) CH3OH(g) H = ___________。若将等物质的量的 CO 和 H2 充入恒温恒容密闭容器中进行反应III，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是 ___________ 。
A．生成 CH3OH 的速率与生成 H2的速率相等
B．CO 的体积分数保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．CO和 H2 的物质的量之比为 1： 2
(2)在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。该历程中最大能垒(活化能)Ea = ___________kJ·mol-1，写出该步骤的化学方程式：___________。

(3)利用 CO2和 CH4重整也是实现“碳中和”目标的重要途径： CO2 (g)+CH4 (g)2CO(g)+2H2(g) H > 0，在密闭容器中通入物质的量均为 0.1 mol 的 CH4和CO2，在一定条件下发生上述反应， CH4的平衡转化率与温度及压强(单位：Pa)的关系如图所示。

①结合图示，p1___________ p2，在p2下，y点时v正 ___________ v逆 (填“>”“<”或“=”)
②用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数 Kp，则x点对应温度下反应的平衡常数Kp = __________(已知：气体分压 = 气体总压 X 气体的物质的量分数)。
甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，工业上可用CO和H2合成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol-1.若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物投入量1 mol CO、2 mol H21 mol CH3OH2 mol CO、4 mol H2
平衡时的浓度c1c2c3
平衡时反应的能量变化为正值放出Q1 kJ吸收Q2 kJ放出Q3 kJ
平衡时反应物的转化率α1α2α3
回答下列问题：
(1)下列说法正确的是___________(填标号)。
A．c1=c2 B．2Q1=Q3 C．Q1+Q2=90.8 D．α2+α3＜1
(2)据研究，反应过程中起催化作用的是Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是___________(用化学方程式表示)。
(3)已知在25℃，101 kPa下：甲醇(l)的燃烧热△H=-725.8 kJ·mol-1，CO(g)的燃烧热△H=-283 kJ·mol-1，H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ·mol-1。
则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为___________。
(4)工业上也可用CO2和H2合成甲醇。将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，如图1表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。

①a、b两点化学反应速率分别用va、vb，表示，则va___________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。
②a点对应的平衡常数K=___________L2·mol-2(保留1位小数)。
(5)在1 L恒容密闭容器中投入1 mol CO2和3.75 mol H2发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同压强下，平衡时甲醇的物质的量随温度的变化如图2所示。

下列说法正确的是___________(填标号)。
A．压强大小关系为p1＜p2＜p3
B．M点时，H2的平衡转化率为20%
C．升高温度，平衡常数增大
D．在p2及512 K时，图中N点的正反应速率大于逆反应速率
(6)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]的工作原理如图所示。直流电源的正极为___________(填“A”或“B”)，阳极的电极反应式为___________。

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