目前有效控制及高效利用CO、的研究正引起全球广泛关注，根据中国化工报报道，美国科学家发现了...

目前有效控制及高效利用CO、的研究正引起全球广泛关注，根据中国化工报报道，美国科学家发现了几种新的可将CO、转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用的常见催化剂快近 90倍。

已知工业上可以利用制备涉及反应如下：

反应I：

反应II：

(1)写出工业上CO和制取甲醇的热化学方程式 ______ 。

(2)反应I能自发进行的条件是 ______。

(3)一定温度下，、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：，下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据有 ______ 。

A.该反应的平衡常数不变

的消耗速率等于的生成速率

C.容器内的压强保持不变

混合气体的密度保持不变

E.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化

(4)500K，恒容密闭容器中充入的 和仅发生反应I，该反应10min时生成 ，此时达到平衡：

①用氢气表示该反应的速率为 ______ 。

②该温度下，反应I的平衡常数为 ______ 。

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（共16分）近年来对CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。据中国化工报报道，美国科学家发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用的常见催化剂快近90倍。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=－49.58 kJ•mol-1

反应Ⅱ：CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g)　 　　 　 △H 2

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△H 2=　　　　 ，反应Ⅲ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2L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ，实验测得在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如下图所示。

①据图可知，若要使CO2的平衡转化率大于40%，以下条件中最合适的是　　 ；

A．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.5mol； 650K　　

B．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.7mol；550K

C．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.9mol； 650K　　

D．n(H2)=3mol，n(CO2)=2.5mol；550K

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

a．用H2表示该反应的速率为　　　　　 ；

b．该温度下，反应I的平衡常数K=　　　　　 ；

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

（3）某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂（发生反应I、Ⅱ、

Ⅲ），测得了不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率（a）及CH3OH的产率（b），如图所示，请回答问题：

①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是　　　　 （选填编号）。

A．改用高效催化剂

B．升高温度

C．缩小容器体积

D．分离出甲醇

E．增加CO2的浓度

②据图可知当温度高于260℃后，CO的浓度随着温度的升高而　　 　 （填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”），其原因是　　　　　　 。

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（14分）甲醇是重要的化工原料，在工业生产上的应用十分广泛。

（1）利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后可将H2与CO2转化为甲醇。已知：

光催化制氢：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　 ΔH＝＋571.5 kJ/mol　　 ①

H2与CO2耦合反应：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)　 ΔH＝－137.8 kJ/mol　　 ②

则反应：2H2O(l)＋CO2(g) =　 CH3OH(l)＋3/2O2(g)的ΔH＝　　　　 kJ/mol。

你认为该方法需要解决的技术问题有　　　　 （填字母）。

a. 开发高效光催化剂

b. 将光催化制取的H2从反应体系中有效分离，并与CO2耦合催化转化

c. 二氧化碳及水资源的来源供应

（2）工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下（有关数据均为在298 K时测定）：

反应I：CH3OH(g)＝HCHO(g)＋H2(g)　 ΔH1＝＋92.09kJ/mol，K1＝3.92×10－11。

反应II：CH3OH(g)＋1/2O2(g)＝HCHO(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝－149.73 kJ/mol，K2＝4.35×1029。

①从原子利用率看，反应　　　　 （填“I”或“II”。下同）制甲醛的原子利用率更高。从反应的焓变和平衡常数K值看，反应　　 制甲醛更有利。

②下图是甲醇制甲醛有关反应的lgK（平衡常数的对数值）随温度T的变化。图中曲线（1）表示的是反应　　　　 。

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理，在硝化细菌的作用下将NH4＋氧化为NO3－（2NH4++3O2＝2HNO2+2H2O +2H+；2HNO2 +O2＝2HNO3）。然后加入甲醇，甲醇和NO3－反应转化为两种无毒气体。

①上述方法中，1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为　　　　 g。

②写出加入甲醇后反应的离子方程式：　　　　 。

（4）甲醇燃料电池的工作原理如图所示，则该电池负极的电极反应式为　　 。

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目前低碳经济已成为科学家研究的主要课题之一，如何降低大气中的含量及有效地开发利用，引起全世界的关注：

(1)用电弧法合成的储氢材料常伴有大量的碳纳米颗粒杂质，这些杂质颗粒通常用硫酸酸化的锰酸钾氧化除去，在反应中，杂质碳被氧化为无污染气体而除去，Mn元素转变为，请写出对应的化学方程式并配平： ______ ；

(2)将不同量的和分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应

，得到如下两组数据：

①实验2条件下平衡时 体积分数为 ______ ；

②下列方法中可以证明上述已达平衡状态的是 ______ ；

单位时间内生成n mol 的同时生成n mol CO

容器内压强不再变化                  混合气体密度不再变化

混合气体的平均相对分子质量不再变化   的质量分数不再变化

③已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值如下表，则反应，在900K时，该反应平衡常数的对数值 ______ ．

(3)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫．已知：

请写出CO除的热化学方程式 ______ ．

(4)时，和的溶度积常数分别是和，某含有沉淀的悬浊液中，如果加入等体积的溶液，若要产生 沉淀，加入溶液的物质的量浓度最小是 ______ ．

(5)时，在醋酸中加入V 溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是 ______ ．

A.的溶液和的溶液中，由水电离出的相等

B.①点时，此时溶液中，

C.②点时，溶液中的

D.③点时，此时溶液中

(6)如图是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的和熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电进行粗铜的精炼实验．回答下列问题：

①写出A极发生的电极反应式 ______ ；

②要用燃料电池为电进行粗铜的精炼实验，则B极应该与 ______ 极填“C”或“D”相连．

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(16+2分)目前低碳经济已成为科学家研究的主要课题之一,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起全世界的关注：

（1）用电弧法合成的储氢材料常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这些杂质颗粒通常用硫酸酸化的锰酸钾氧化除去，在反应中，杂质碳被氧化为无污染气体而除去，Mn元素转变为Mn2+，请写出对应的化学方程式并配平：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（2）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下两组数据：

①实验2条件下的H2O 体积分数为　　　　 　 　　 ；

②下列方法中可以证明上述已达平衡状态的是　　　　　 ；

a.单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol CO

b.容器内压强不再变化

c.混合气体密度不再变化

d.混合气体的平均相对分子质量不再变化

e.CO2的质量分数不再变化

③已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值（lgK）如下表:

则反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在900K时，该反应平衡常数的对数值（lgK）＝　　 _。

（3）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。已知：

C(s)＋O2(g)＝CO2(g)　 　　 △ H 1＝－393.5kJ·mol－1

CO2(g)＋C(s) ＝2CO(g) 　　 △ H 2＝＋172.5kJ·mol－1

S(s)＋O2(g) ＝SO2(g)　　 △ H 3＝－296.0kJ·mol－1

请写出CO除SO2的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）25℃时，在20 mL0.1 mol/L醋酸中加入V mL0.1 mol/LNaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，

下列说法正确的是________。

A．pH＝3的CH3COOH溶液和pH＝11的CH3COONa溶液中，由水电离出的c(OH—)相等

B．①点时pH＝6，此时溶液中，c(CH3COO—)－c(Na+)＝9.9×10-7mol/L

C．②点时，溶液中的c(CH3COO—)＝c(Na+)

D．③点时V＝20mL，此时溶液中c(CH3COO—)< c(Na+)＝0.1mol/L

（5）下图是一种新型燃料电池,它以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。回答下列问题：

①写出A极发生的电极反应式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与　　 极（填“C”或“D”）相连。

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（14分）目前“低碳经济”备受关注。CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试利用所学知识，解决下列问题。

目前，“低碳经济”备受关注，CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题．试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：_________________

（2）一定条件下，将C（s）和H2O（g）分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如表所示：

①T1℃时，该反应的平衡常数K=

②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H2O（g）的物质的量浓度 　 （填选项字母）．

A．=0.8mol•L﹣1　　 　　　　 B．=1.4mol•L﹣1　　

C．＜1.4mol•L﹣1　 　　　　 　 D．＞1.4mol•L﹣1

③丙容器的容积为1L，T1℃时，按下列配比充入C（s）、H2O（g）、CO2（g）和H2（g），达到平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是 （填选项字母）．

A.0.6mol、1.0mol、0.5mol、1.0mol　　

B.0.6mol、2.0mol、0mol、0mol

C.1.0mol、2.0mol、1.0mol、2.0mol　　

D.0.25mol、0.5mol、0.75mol、1.5mol

（3）将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）

已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：

①该反应的焓变△H 0，熵变△S 0（填＞、＜或=）．

②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式 ．若以1.12L•min﹣1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为﹣24.9℃），用该电池电解500mL 2mol•L﹣1 CuSO4溶液，通电0.50min后，理论上可析出金属铜 g．

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近年来，随着人类社会的快速发展，环境污染日益严重，而环境污染中的很多问题是由于氮磷富集化引起的，所以如何降低水体中的氮磷含量问题受到广泛关注。目前有两种较为有效的氨氮废水处理方法。

I.化学沉淀法

利用了Mg2+与PO43-与氨氮生成MgNH4PO4∙6H2O沉淀以达到去除氨氮的效果。

已知：磷在pH=8-10时主要存在形式为HPO42-

Ksp（MgNH4PO4∙6H2O）=2.5×10-13

(1)请写出pH=8时，化学沉淀法去除NH4+的离子方程式为_。

(2)氨氮去除率与含磷微粒浓度随pH变化如图1所示，已知：Ksp[Mg3(PO4)2]=6.3×10-26，请解释pH>10时氨氮去除率随pH变化的原因：__。

II.光催化法

(3)光催化降解过程中形成的羟基自由基（·OH）和超氧离子（·O2-）具有光催化能力，催化原理如图2所示。请写出NO3-转化为无毒物质的电极反应式：__。

(4)经过上述反应后，仍有NH4+残留，探究其去除条件。

①温度对氨氮去除率影响如图3所示。温度升高，氨氮去除率变化的可能原因是：__；__（请写出两条）。

②选取TiO2作为催化剂，已知：TiO2在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电。请在图4中画出pH=5时，氨氮去除率变化曲线_____。

(5)为测定处理后废水中（含少量游离酸）残留NH4+浓度，可选用甲醛-滴定法进行测定。取20mL的处理后水样，以酚酞为指示剂，用0.0100mol/LNaOH滴定至酚酞变红，此时溶液中游离酸被完全消耗，记下消耗NaOH的体积V1mL；然后另取同样体积水样，加入甲醛，再加入2-3滴酚酞指示剂，静置5min，发生反应：6HCHO+4NH4+=(CH2)6N4H+ +6H2O+3H+，继续用NaOH滴定，发生反应：(CH2)6N4H++OH-=(CH2)6N4+H2O；H++OH-=H2O。滴定至终点，记录消耗NaOH的体积V2mL，水样中残留NH4+浓度为__mol/L。

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“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中的的含量及有效地开发利用，也正成为科学家研究的主要课题。利用直接加氢合成二甲醚包括以下三个相互联系的反应。

I甲醇的合成

II甲醇脱水

Ⅲ逆水汽变换

已知：相关物质变化的焓变示意图如下：

（1）请写出直接加氢合成二甲醚的热化学方程式：________________。

（2）保持恒温恒容的条件，当a充入、b充入，在其他条件不变时，请在下图中分别画出平衡时的体积分数随投料比变化的曲线图，请用a、b标注曲线图。_________

（3）在恒容密闭容器里按体积比为充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是________________。

A．正反应速率先增大后减小　　

B．逆反应速率先增大后减小

C．化学平衡常数K值增大　　

D．反应物的体积分数增大

（4）温度、压强对反应中平衡转化率和二甲醚的选择性的影响如下图1，图2：

①根据图1，下列说法正确的是________。

A．温度较高时，反应以逆水汽变换反应为主，温度升高，反应速率加快，所以转化率增大

B．温度较低时，反应以合成二甲醚为主，正反应放热，升高温度，平衡转化率降低

C．由图像可知，加氢合成二甲醚应该选择具有良好的低温活性的催化剂

D．由图像可知，高温有利于逆水汽变换反应，而不利于二甲醚的生成

②根据图2可知：随着压强升高，平衡转化率和二甲醚的选择性都增大，分析原因：__________。

（5）在，压强为3．0MPa的反应条件下，氢碳比 对转化率和二甲醚选择性的影响见图3．分析实际工业生产中制备二甲醚选择氢碳比在3~6之间的原因：________________。

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“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中的含量及有效地开发利用，引起了全世界的普遍重视。将转化为甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，此研究对的深度开发应用和构建生态文明社会具有重要的意义。

(1)在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol 和3 mol 进行上述反应。测得(g)和(g)浓度随时间变化如图所示。

①0—10 min内，氢气的平均反应速率为____________，第10min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入2 mol(g)和2mol (g)，则平衡______________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

②一定温度下，若此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。

a.容器中压强不变　　 b.的体积分数不变　　 c.c()=3c()

d.容器中密度不变　　 e.2个C=O断裂的同时有3个H-H断裂

(2)若已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　

则表示(l)燃烧热的热化学方程式为_______________________________。

(3)如图，25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源电解600 mL 一定浓度的NaCl溶液。

①U形管内发生的化学反应方程式为__________________________________。

②在电解一段时间后，NaCl溶液的pH变为12(假设电解前后NaCl溶液的体积不变)，则理论上消耗甲醇的物质的量为____________mol。若向U形管内电解后的溶液中通入气体，使所得溶液c()：c()=2：1，则此时溶液中的c()= ________________。(室温下，H2CO3的；)。

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