解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷164
2023年全国政府工作报告指出，推动重点领域节能降碳减污。一种太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。
(1)已知
与
的燃烧热分别为
，
，
，写出
与
反应生成
和
的热化学方程式_____ 。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A．
B．容器内压强一定 C．气体平均相对分子，质量一定
D．气体密度一定 E．的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol
和0.6mol，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为_______ 。
③温度不变，再加入、、、各0.2mol，则
_______ 
。(填“>”“＜”或“=”)
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚：
。当
时，实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。
_______ (填“>”或“＜”)0。
②图中压强(p)由大到小的顺序是_______ 。
(4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。_______ 。
(1)已知
与的燃烧热分别为，，，写出与反应生成和的热化学方程式(2)一定温度下，在恒容密闭容器中
与反应生成和。①能说明该反应达到平衡状态的是
A．
B．容器内压强一定 C．气体平均相对分子，质量一定D．气体密度一定 E．
的体积分数一定②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol
和0.6mol，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为③温度不变，再加入
、、、各0.2mol，则。(填“>”“＜”或“=”)(3)工业上在一定条件下利用
与可直接合成有机中间体二甲醚：。当时，实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。
②图中压强(p)由大到小的顺序是
(4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。
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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) ΔHl=-205kJ∙mol-1
反应Ⅱ：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH2=-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
___________ ，CH4的体积分数=___________ 。
Ⅱ.在催化剂作用下CO2加氢还可制得甲醇。
(3)能说明反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+50kJ∙mol-1已达平衡状态的是___________(填字母)。
Ⅲ.催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应：
①2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0；
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>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℃时主要发生反应________ (填“①”或“②”)。
(5)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。系统工作时，a极为________ 极，b极区的电极反应式为___________ 。
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) ΔHl=-205kJ∙mol-1
反应Ⅱ：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH2=-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
Ⅱ.在催化剂作用下CO2加氢还可制得甲醇。
(3)能说明反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+50kJ∙mol-1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.催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应：
①2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0；
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>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
(5)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。系统工作时，a极为
CH4(g)+2H2O(g)反应。
+C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效率，进行了实验探究，依据实验数据获得如图所示曲线。在n催化剂作用下，该反应的活化能Ea
Ⅰ.中国积极推进低碳发展，力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)近年来，科学家致力于将一氧化碳和二氧化碳转化为有机物的技术研究。
已知：①CO(g)+H2O(g)
HCOOH(g) △H1=-72.6kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H2=-566.0kJ•mol-1
则反应2CO2(g)+2H2O(g)2HCOOH(g)+O2(g)的△H=________ kJ•mol-1。
(2)一种太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。已知1gH2与CO2完全反应生成甲烷和气态水释放20.5kJ的热量，该反应的热化学方程式为_______ 。
Ⅱ.CO2可转化成有机物实现碳循环。在恒温条件下，向体积为2L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，发生CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。
(3)从0～3min，v(H2)=________ mol•L-1•min-1。
(4)能说明上述反应达到平衡状态的是________ (填字母)。
(5)一定温度下，第9分钟时v逆(CH3OH)______ (填“＞”、“＜”或“=”)第3分钟时v正(CH3OH)。
(6)平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是________ 。
Ⅲ.近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过，其工作原理的示意图如图。
(7)通入甲醇(CH3OH)一极的电极反应式为________ 。
(8)每消耗3.2gCH3OH，理论上有________ molH+通过质子交换膜。
(1)近年来，科学家致力于将一氧化碳和二氧化碳转化为有机物的技术研究。
已知：①CO(g)+H2O(g)
HCOOH(g) △H1=-72.6kJ•mol-1②2CO(g)+O2(g)
2CO2(g) △H2=-566.0kJ•mol-1则反应2CO2(g)+2H2O(g)
2HCOOH(g)+O2(g)的△H=(2)一种太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。已知1gH2与CO2完全反应生成甲烷和气态水释放20.5kJ的热量，该反应的热化学方程式为
Ⅱ.CO2可转化成有机物实现碳循环。在恒温条件下，向体积为2L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，发生CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。(3)从0～3min，v(H2)=
(4)能说明上述反应达到平衡状态的是
| A．H2的生成速率是H2O生成速率的3倍 |
| B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 |
| C．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1 |
| D．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 |
(6)平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是
Ⅲ.近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过，其工作原理的示意图如图。
(7)通入甲醇(CH3OH)一极的电极反应式为
(8)每消耗3.2gCH3OH，理论上有
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