某课题组利用CO2催化氢化制甲烷，研究发现HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：，镍...

某课题组利用CO2催化氢化制甲烷，研究发现HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：，镍粉是反应I、II的催化剂。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如图所示(仅改变镍粉用量，其他条件不变)：

由图可知，当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是(　　 )

A.反应I的速率增加，反应II的速率不变

B.反应I的速率不变，反应II的速率增加。

C.反应I、II的速率均增加，且反应I的速率增加得快

D.反应I、II的速率均增加，且反应II的速率增加得快

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文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下：

反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。

CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如右图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：

研究人员根据实验结果得出结论：HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：

由图可知，镍粉是反应Ⅰ、Ⅱ的催化剂，当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是

A．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变

B．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加

C．反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快

D．反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快

高三化学选择题极难题查看答案及解析

二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题．

（1）在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为　　　　　　　　 。

（2）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2CO2 (g)+　 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g)　 △H几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量）如下表所示：

则△H=_______________

（3）在2L恒容密闭容器中充入2 moI CO2和nmol H2，在一定条件下发生（2）巾的反应，CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①X1_________X2（填“>”、“<”或“=”，下同），平衡常数KA_________KB。

②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10 min，则v(H2)=___________。

（4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理图如下。

①b电极的名称是 　　　 　　 。

②产生丙烯的电极反应式为　 　　　　 　 。

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据《读卖新闻》报道，日本海洋研究开发机构正在开发一项使用镍催化剂将二氧化碳转化成甲烷的新技术。实验室模拟该过程的反应如下：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，向一个固定容积为 2L 的密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃下发生上述反应，10min后达平衡时各物质的浓度分别为：CO2 0.2 mol•L-1，H2 0.8 mol·L-1，CH4 0.8 mol•L-1。下列说法不正确的是

A．反应速率υ(H2)＝0.16mol•L-1•min-1

B．容器体积扩大为4L，平衡向逆反应方向移动

C．向体系中再充入1molH2，CO2的转化率增大

D．此条件下该可逆反应的平衡常数K＝25

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据《读卖新闻》报道，日本海洋研究开发机构正在开发一项使用镍催化剂将二氧化碳转化成甲烷的新技术。实验室模拟该过程的反应如下：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，向一个固定容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃下发生上述反应，10min后达平衡时各物质的浓度分别为：CO2 0.2 mol•L-1，H2 0.8 mol·L-1，CH4 0.8 mol•L-1。下列说法不正确的是

A．反应速率υ(H2)＝0.16mol•L-1•min-1

B．容器体积扩大为4L，平衡向逆反应方向移动

C．向体系中再充入1molH2，CO2的转化率增大

D．此条件下该可逆反应的平衡常数的数值K＝25

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图1所示，其总反应的化学方程式为_________。

（2）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃．其合成乙烯的反应为2CO2（g）+6H2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H，几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量）如下表所示：

则△H=_________。

（3）在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmol H2，在一定条件下发生（2）中的反应，CO2的转化率与温度、投料比[X= ]的关系如图2所示。

①X1_________X2（填“＞”、“＜”或“=”，下同），平衡常数KA_________KB．

②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10min，则v（H2）=_________。

（4）以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理图如图3。

①b电极的名称是_________；

②产生丙烯的电极反应式为_______________。

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CO2的资源化利用一直是化学家们关注的重要课题，中科院大连化学物理研究所设计了一种新型多功能复合催化剂，成功地实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油：(反应①)，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

(1)已知氢气的燃烧热为，若要利用的燃烧热求a的值，则还需要知道一个反应的，该反应是________________________________。反应①在一定条件下具有自发性，则a_______________0(填“>”或“<”)。

(2)向某密闭容器中按一定投料比充入、，控制条件使其发生反应：。测得的平衡转化率与温度、压强之间的关系如图1所示：

则X表示______________，___________(填“>”或“<”)。欲提高的平衡转化率并提高单位时间内的产量，可采取的措施是______________________(填两种)。

(3)控制一定温度、催化剂，按不同投料比将反应物通入到某密闭容器中，测得平衡时的百分含量与投料比之间的关系如图2所示，则____________。

(4)在钌-铑双金属催化剂的作用下，CH3OH、CO2、H2可高效地转化为乙酸，反应方程式为。一定温度下，向某刚性容器中通入等物质的量的三种原料气，测得体系中的总压强与时间的关系如下表所示：

则反应开始到达到平衡的过程中，____________________________。

(5)碳捕捉技术的发展也有利于CO2在资源应用方面得到充分利用。常温下，若某次用NaOH溶液捕捉空气中的CO2所得溶液的pH=10，并测得溶液中，则_____________。

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工业上利用CO2和H2催化氢化可以制取甲烷。

（1）已知 ①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O（l） ΔH= -890 kJ·mol-1　

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　　　　　　　　 ΔH= -572 kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g)　　　　　　　　　　　　 ΔH= +44 kJ·mol-1

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　 ΔH=a kJ·mol-1

据此，a=_________；升高温度，该反应的v(逆)_____（填“增大”或“减小”）。

（2）在一定压强、不同温度下，两种催化剂分别催化CO2加氢甲烷化反应2h的结果如图1所示（一定温度下仅改变催化剂，其他条件不变）：a、b-催化剂I； c、d-催化剂II。甲烷化选择性：指含碳产物中甲烷的物质的量分数。请据图1分析：

①催化剂I实验，400 ℃~450℃时CO2转化率下降的原因可能为___________(写1条)。

②催化剂II实验，检测密闭容器中产物发现，温度升高甲烷的选择性下降是发生了：CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g)　 ΔH＞0。若保持温度不变，提高甲烷化选择性可以采取的措施：______________（写2条）。

（3）下列与甲烷化反应有关的描述中，正确的是______：

A.单位时间内断裂1molC=O键的同时断裂1molC-H，说明该反应已达平衡

B.照上述反应使用催化剂，其Ⅰ的活化能比Ⅱ的活化能大

C.在绝热的密闭容器中进行时，当容器中温度不变时说明达到平衡

D.催化剂Ⅰ下，300-450℃内，选择性保持不变的主要原因是其它副反应的速率很慢

（4）催化剂I实验， 400℃时，向2L固定体积的密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，CH4物质的量随时间的变化趋势如图2时所示，则2h内H2平均反应速率为____________；平衡常数K=____________。若其他条件不变，反应在恒压条件下进行，请在图2中画出反应体系中n(CH4)随时间t变化的趋势图____________________。

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合理利用和转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是环保领域的重要课题。

（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染。已知：

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=－574.0kJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2 (g)+2H2O(g)　　　 △H=－1160.0 kJ/mol

③H2O(g)=H2O(1)　　 △H=－44.0 kJ/mol

CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(的热化学方程式是__________________。

（2）已知2NO(g)+O2(g)2 NO2(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)2 NO2(g) (慢)　　 v2正=k2正·c (N2O2)·c(O2)， v2逆=k2逆·c 2(NO2)

一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2 NO2(g)达到平衡状态，该反应的平衡常数的表达式K=______________________(用k1正、k1正、k2逆、k2逆表示)，反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1___________E2（填“＞”“＜”或“=”）

（3）用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。

向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温(T℃)时，各物质的浓度随时间的变化如下表：

①T℃时，该反应的平衡常数为___________(保留两位有效数字)

②在31min时，若只改变某一条件使平衡发生移动，40min、50min时各物质的浓度如上表所示，则改变的条件是______________________。

③在51min时，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，则化学平衡___________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。

（4）反应N2O4(g)2NO2(g)　　 △H>0，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系：v(N2O2)=k1·p(N2O4)，v(NO2)=k2·p2(NO2)其中k1、k2是与温度有关的常数，相应的速率与N2O4或NO2的分压关系如图所示。

在T℃时，图中M、N点能表示该反应达到平衡状态，理由是______________________。改变温度，v(NO2)会由M点变为A、B或C，v(N2O4)会由N点变为D、E或F，当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为___________(填字母)。

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可利用如下反应将二氧化碳转化为甲烷：CO2(g)+2H2O(g) CH4(g)+2O2(g)　 ΔH=+802KJ/mol，下图为在恒温、光照、不同初始浓度和不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）作用下，体积为2L的莫比容器中n(CH4)随光照时间的变化曲线。下列说法正确的是

A. 0-15h内，催化剂Ⅱ的催化效果比催化剂Ⅰ效果好

B. 反应开始后的30h内，第Ⅰ种催化剂的作用下，反应吸收的热量多

C. a点时，CO2的转化率相等

D. 0-16h内，v(O2)=1.5mol/(L·h)

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