研究煤的合理利用及CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题：Ⅰ.煤的气化已知煤的气化...

研究煤的合理利用及CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题：

Ⅰ.煤的气化

已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有：

①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　 ΔH=+131 kJ/mol

②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　 ΔH=a kJ/mol

查阅资料反应②中相关化学键键能数据如下表：

(1)则反应②中a=______。

(2)煤直接甲烷化反应C(s)＋2H2 (g)CH4(g)的ΔH为______kJ/mol，该反应在______(填“高温”或“低温”)下自发进行。

Ⅱ.合成低碳烯烃

在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和2.5 mol H2，发生反应： 2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　 ΔH=－128 kJ/mol，测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化率的影响如右图所示：

(3)图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高，但CO2的平衡转化率却反而降低，其原因是______。

(4)250℃时，该反应的平衡常数K值为______。

Ⅲ.合成甲醇

在恒温2 L容积不变的密闭容器中，充入1 molCO2和3 molH2，发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ，测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表：

(5)反应前1小时内的平均反应速率v(H2)为______mol/(L·h)，该温度下CO2的平衡转化率为______。

Ⅳ.电解逆转化制乙醇

(6)科研人员通过反复实验发现：CO2可以在酸性水溶液中电解生成乙醇，则生成乙醇的反应发生在______极(填“阴”或“阳”)，该电极的反应式为______。

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研究氮氧化合物的治理是环保的一项重要工作，合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有着重要的意义。

(1)已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)　 △H=+181.5 kJ·mol－1某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用●● 、●○ 、○○和分别表示N2 、NO、O2和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如下图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是___________(填字母序号)。

(2)为减少汽车尾气中NOx的排放，常采用CxHy(烃)催化还原NOx消除氮氧化物的污染。

例如：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 △H1=－574 kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)=2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)　　 △H2=－1160 kJ/mol

③CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　　 △H3

则△H3=___________。

(3)亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用试剂，已知：2NO(g)+Cl2(g)2 ClNO(g)　 △H＜0

①一定温度下，将2 molNO与2 molCl2置于2L密闭容器中发生反应，若该反应4min后达平衡，此时压强是初始的0.8倍，则平均反应速率v(Cl2)=___________mol·L－1·min－1。下列可判断反应达平衡状态的是___________(项序号字母)。

A 混合气体的平均相对分子质量不变

B 混合气体密度保持不变

C NO和Cl2的物质的量之比保持不变

D 每消耗1 moI NO同时生成1molClNO

②为了加快化学反应速率，同时提高NO的转化率，其他条件不变时，可采取的措施有___________(填选项序号字母)。

A 升高温度　　　　　　　　 B 缩小容器体积

C 再充入Cl2气体　　　　 D 使用合适的催化剂

③一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化图像如图(b)所示，当n(NO)/n(Cl2)=2.5时，达到平衡状态，ClNO的体积分数可能是图中D、E、F三点中的___________点。

(4)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：

①2NO(g)N2O2(g)(快)，v1正=k1正c2(NO)，v1逆 =k1逆c (N2O2)

②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)，v2正=k2正c(N2O2)·c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2)

比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小：E1___________E2(填“>”、"<”或“=”)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为___________。

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Ⅰ.甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇的过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) CO (g)＋H2O(g)　ΔH1＝41.19 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2

反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3＝－49.58 kJ·mol－1

回答下列问题：

(1)反应Ⅲ的ΔS________(填“＜”“＝”或“＞”)0；反应Ⅱ的ΔH2＝__________________。

(2)在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2(假定仅发生反应Ⅲ)，实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。

反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是________(填字母)。

A．断裂3 mol H—H键，同时生成2 mol H—O键

B．CH3OH的浓度不再改变

C．容器中气体的平均摩尔质量不变

D．容器中气体的压强不变

Ⅱ.电化学原理在化学工业中有广泛的应用。请根据下图回答问题：

(3)根据图2，若装置B中a为Ag棒，b为铜棒，W为AgNO3溶液，工作一段时间后发现铜棒增重2.16 g，则流经电路的电子的物质的量为____________。

(4)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图3所示。写出a电极的电极反应式：_____________________。

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甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g)　 △H1=+41.19kJ•mol-1

反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H 2

反应Ⅲ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)　　 △H3=－49.58kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）反应Ⅲ的△S　　　 　 　 （填“＜”、“＝”或“＞”）0；反应Ⅱ的△H2=　　　 　　　　　 。

（2）在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2（假定仅发生反应Ⅲ），实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。

①反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是

A．断裂3molH-H键，同时断裂2molH-O键　　 　 B．CH3OH的浓度不再改变

C．容器中气体的平均摩尔质量不变　　　　　　　　 D．容器中气体的压强不变

②比较T1与T2的大小关系：T1　　　　　　 T2（填“＜”、“＝”或“＞”），理由是：　　　　　　　　 。

③在T1和P6的条件下，往密闭容器中充入3mol H2和1mol CO2，该反应在第5min时达到平衡，此时容器的体积为1.8L；则该反应在此温度下的平衡常数为　　　　　　　　 。

a．若此条件下反应至3min时刻，改变条件并于A点处达到平衡，CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示（3～4min的浓度变化未表示出来）；则改变的条件为　　　　　　　　　 　　　　 。

b．若温度不变，压强恒定在P8的条件下重新达到平衡时，容器的体积变为　 　　　 　　 L；

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甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2　 加氢合成甲醇是合理利用 CO2 的有效途径．由 CO2 制备甲醇过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H1=﹣49.58kJ•mol﹣1

反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）⇌CO （g）+H2O（g）△H2

反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H3=﹣90.77kJ•mol﹣1，回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2=　　　　　　 　　 ，反应 I 自发进行条件是　　　 　　 （填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）．

（2）在一定条件下 3L 恒容密闭容器中，充入一定量的 H2和 CO2 仅发生反应Ⅰ，实验测得反应物在不同起始投入量下，反应体系中 CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如图 1 所示．

①H2和 CO2的起始的投入量以 A 和 B 两种方式投入

A：n（H2）=3mol，n（CO2）=1.5mol

B：n（H2）=3mol，n（CO2）=2mol，曲线 I 代表哪种投入方式　　 　　 　　 （用 A、B 表示）

②在温度为 500K 的条件下，按照 A 方式充入 3mol H2 和 1.5mol CO2，该反应 10min 时达到平衡：

a．此温度下的平衡常数为　　　　　　 ；500K 时，若在此容器中开始充入 0.3molH2和 0.9mol CO2、0.6molCH3OH、xmolH2O，若使反应在开始时正向进行，则 x 应满足的条件是　　　　　　　　　　 　　 ．

b．在此条件下，系统中 CH3OH 的浓度随反应时间的变化趋势如图 2 所示，当反应时间达到 3min时，迅速将体系温度升至 600K，请在图2中画出 3～10min 内容器中 CH3OH 浓度的变化趋势曲线．

（3）固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池，它是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体 电解质在高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过，该电池的工作原理如图 3 所示，其中多孔电极均 不参与电极反应，图3是甲醇燃料电池的模型．

①写出该燃料电池的负极反应式　　 　　　　 　　 　　 ．

②如果用该电池作为电解装置，当有 16g 甲醇发生反应时，则理论上提供的电量最多为　　 　　　 　　 mol．

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(14分)甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) 　 △H 1=－49.58kJ•mol-1

反应Ⅱ：CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g)　 　　 △H2

反应Ⅲ：CO(g)+2 H2(g)CH3OH(g)　 　　　　　 △H 3=－90.77 kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2=　　　　　　 ，反应I自发进行条件是　　　　　　 （填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）。

（2）在一定条件下3L恒容密闭容器中,充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ，实验测得反应物在不同起始投入量下，反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如图1所示。

①H2和CO2的起始的投入量以A和B两种方式投入

A：n(H2)=3mol，n(CO2)=1.5mol

B：n(H2)=3mol，n(CO2)=2mol，曲线I代表哪种投入方式　　　　 （用A、B表示）

②在温度为500K的条件下，按照A方式充入3mol H2和1.5mol CO2，该反应10min时达到平衡：

a．此温度下的平衡常数为　　　　 ；500K时，若在此容器中开始充入0.3molH2和0.9mol CO2、0.6molCH3OH、ｘmolH2O，若使反应在开始时正向进行，则ｘ应满足的条件是

b．在此条件下，系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示，当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图2中画出3～10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线。

（3）固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池，它是以固体氧化锆、氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O 2-）在其间通过，该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极均不参与电极反应，下图是甲醇燃料电池的模型。

①出该燃料电池的负极反应式　　　　　　

②如果用该电池作为电解装置，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量最多为 　　　　 （法拉第常数为9.65×104C·mol-1）

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甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其再生及合理利用有重要意义。

请回答：

(1)已知一定条件下发生如下反应：

CO2(g)+2H2O(g)CH4(g)+2O2(g)　　 △H=+802kJ·mol－1。

将一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10L密闭容器中，分别在催化剂M、N的作用下发生上述反应，CH4(g)的产量(n)与光照时间(t)和温度(T)变化的关系如图1所示。

①若甲烷的燃烧热(△H)为－890kJ·mol－1，则水的汽化热△H=___________。(汽化热指1mol液体转化为气体时吸收的热量)

②T1℃、催化剂M作用下，0~20h内该反应速率v(H2O)=___________。

③根据图1判断，T1___________T2(填“＞”“＜”或“=”)，理由为___________。

催化剂的催化效果：M___________N(填“强于”或“弱于”)。

(2)甲烷可用于制备合成气：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H。将CH4(g)和H2O(g)以物质的量之比为1：3充入盛有催化剂的刚性容器中发生该反应。相同时间段内测得CO的体积分数()与温度(T)的关系如图2所示。

①T0℃时，CO的体积分数最大的原因为_________________________________。

②若T0℃时，容器内起始压强为p0，CO的平衡体积分数为10%，则反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

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甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其再生及合理利用有重要意义。

请回答：

(1)已知一定条件下发生如下反应：

CO2(g)+2H2O(g)CH4(g)+2O2(g)　　 △H=+802kJ·mol－1。

将一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10L密闭容器中，分别在催化剂M、N的作用下发生上述反应，CH4(g)的产量(n)与光照时间(t)和温度(T)变化的关系如图1所示。

①若甲烷的燃烧热(△H)为－890kJ·mol－1，则水的汽化热△H=___________。(汽化热指1mol液体转化为气体时吸收的热量)

②T1℃、催化剂M作用下，0~20h内该反应速率v(H2O)=___________。

③根据图1判断，T1___________T2(填“＞”“＜”或“=”)，理由为___________。

催化剂的催化效果：M___________N(填“强于”或“弱于”)。

(2)甲烷可用于制备合成气：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H。将CH4(g)和H2O(g)以物质的量之比为1：3充入盛有催化剂的刚性容器中发生该反应。相同时间段内测得CO的体积分数()与温度(T)的关系如图2所示。

①T0℃时，CO的体积分数最大的原因为_________________________________。

②若T0℃时，容器内起始压强为p0，CO的平衡体积分数为10%，则反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

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甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其再生及合理利用有重要意义。

请回答：

(1)已知一定条件下发生如下反应：

CO2(g)+2H2O(g)CH4(g)+2O2(g)　　 △H=+802kJ·mol－1。

将一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10L密闭容器中，分别在催化剂M、N的作用下发生上述反应，CH4(g)的产量(n)与光照时间(t)和温度(T)变化的关系如图1所示。

①若甲烷的燃烧热(△H)为－890kJ·mol－1，则水的汽化热△H=___________。(汽化热指1mol液体转化为气体时吸收的热量)

②T1℃、催化剂M作用下，0~20h内该反应速率v(H2O)=___________。

③根据图1判断，T1___________T2(填“＞”“＜”或“=”)，理由为___________。

催化剂的催化效果：M___________N(填“强于”或“弱于”)。

(2)甲烷可用于制备合成气：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H。将CH4(g)和H2O(g)以物质的量之比为1：3充入盛有催化剂的刚性容器中发生该反应。相同时间段内测得CO的体积分数()与温度(T)的关系如图2所示。

①T0℃时，CO的体积分数最大的原因为_________________________________。

②若T0℃时，容器内起始压强为p0，CO的平衡体积分数为10%，则反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

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甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，二氧化碳加氢合成甲醇是合理利用二氧化碳的有效途径。由二氧化碳制备甲醇过程中可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)　 　 CH3OH(g)+H2O(g)　　　 △H1=-49.58KJ/mol

反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) 　 CO(g)+H2O(g)　　　　　　 △H2

反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g) 　　 CH3OH(g)　　　　　　　 △H3=-90.77KJ/mol

回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2= 　 ，反应Ⅰ自发进行条件是　　 （填“较低温”、“较高温”或“任意温度”）。

（2）在一定条件下3L恒容密闭容器中，充入一定量的氢气和二氧化碳仅反应反应Ⅰ，实验测得反应物在不同起始投入量下，

体系中二氧化碳的平衡转化率与温度的关系曲线，如图1所示。

① 氢气和二氧化碳的起始的投入量以A和B两种方式投入

A：n(H2)=3mol　　 n(CO2)=1.5mol

B：n(H2)=3mol　　 n(CO2)=2mol，曲线Ⅰ代表哪种投入方式 　　 　　 （用A、B表示）

②在温度为500K的条件下，按照A方式充入3摩尔氢气和1.5摩尔二氧化碳，该反应10分钟时达到平衡：A．此温度下的平衡常数为 　　 　　 ；500K时，若在此容器中开始充入0.3摩尔氢气和0.9摩尔二氧化碳、0.6摩尔甲醇、x摩尔水蒸气，若使反应在开始时正向进行，则x应满足的条件是　　　　 。

b．在此条件下，系统中甲醇的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示，当反应时间达到3分钟时，迅速将体系温度升至600K，请在图2中画出3～10分钟内容器中甲醇的浓度变化趋势曲线。

（3）固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池，它是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过，该电池的工作原理如图3所示，其中多孔电极均不参与电极反应。图3是甲醇燃料电池的模型。

①写出该燃料电池的负极反应式　　　　 。

②如果用该电池作为电解装置，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量最多为 　　 摩尔。

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