CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益。请...

CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益。请回答下列问题：

（1）利用废气中的CO2为原料可制取甲醇。一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。

①已知：H2(g)、CH3OH(1)的燃烧热(△H)分别为-285.8kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1；CH3OH(1)=CH3OH (g)　　 △H=+35.2kJ•mol-1；H2O(1)=H2O(g)　　 △H=+44kJ•mol-1。

则CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H=___kJ•mol-1。有利于提高H2平衡转化率的条件是___(填选项字母)。

A.高温低压　　 B.低温高压　　 C.高温高压　　 D.低温低压

②某温度下，向体积为2L的容器中充入6molH2、4molCO2，发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，达到平衡时H2的转化率为50%，其平衡常数为___ (保留两位小数)。

③起始条件(T1℃、2L密闭容器)如表所示：

达到平衡时，该反应的平衡常数：K(I)___K(Ⅱ)(填“>”“<”或“=”，下同)；平衡时CH3OH的浓度：c(I)___c(Ⅱ)。

（2）CO2可用来合成低碳烯烃：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)　 △H=-127.8 kJ•mol-1。0.1MPa下，按n(CO2)︰n(H2)=1︰3的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生上述反应，不同温度(T)下平衡时的四种气态物质的体积分数(φ)如图所示：

①曲线b、c表示的物质分别为___、___(填化学式)。

②保持温度不变，在体积为VL的恒容容器中以n(CO2)︰n(H2)=2︰3的投料比加入反应物，t0时达到化学平衡。t1时将容器体积瞬间扩大至2VL并保持不变，t2时重新达到平衡。请在图中画出容器内混合气体的平均相对分子质量M随时间的变化趋势图象___。

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CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益．

（1）已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　　 △H1=-820kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　　 △H2=-41.2kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　　 △H3=-566kJ/mol

则反应的CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=___________。

（2）工业上，可利用太阳能以CO2为原料制取C，其原理如下图所示：

整个过程中__________（填“Fe3O4”或“FeO”）是反应的催化剂。重整系统中发生的反应为6FeO+CO22Fe2O3+C，每生成1molFe3O4，转移电子的物质的量为____________。

（3）CO2还可用于合成甲醇，其热化学方程式为：CO2(g)+H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H<0

①该反应的平衡常数表达式为____。

②在恒容的密闭容器中，加入H2和CO2的混合气体，不同温度条件，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数甲(CH3OH)如图所示。图中A、B、C、D、E五个点对应的状态中，处于平衡状态的是 _______　 （填字母），B点和E点的反应速率大小关系为v(B) 　　　　　　 　 v(E)（填“>”、“<”、“=”）。

③一定温度下，在甲、乙两个容积相同的密闭容器中，加入H2和CO2的混合气体。

甲容器平衡后气体的压强为开始时的80%，要使乙容器达平衡时与甲容器达到相同的平衡状态，且起始时反应逆向进行，则c的取值范围为___________。

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CCuS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化， 产生经济效益。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：

反应I：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H1=－49.8kJ·mol－1

反应II：CH3OCH3(g)＋H2O(g) 2CH3OH(g)　　 △H2=＋23.4kJ·mol－1

反应III：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　 △H3

（1）△H3=_____________kJ·mol－1

（2）恒温恒容条件下，在密闭容器中通人等物质的量的CO2和H2，发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是_______(填序号）。

A.容器内的混合气体的密度保持不变B.反应体系总压强保持不变

C.CH3OH和CO2的浓度之比保持不变D.断裂3NA个H-O键同时断裂2NA个C=O键

（3）反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下，在密闭容器中加人等物质的量的 CH3OCH3(g)和H2O(g)，反应到某时刻测得各组分浓度如下：

此时 ___（填“>”、“<”或“=”），当反应达到平衡状态时，混合气体中CH3OH 体积分数 V(CH3OH)%= _____%。

（4）在某压强下，反应III在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入3 L的密闭容器中，10 min后反应达到平衡状态，则0-10 min内的平均反应速率V(CH3OCH3)=____。

（5）恒压下将CO2和氏按体积比1 ：3混合，在 不同催化剂作用下发生反应I和反应III，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图。

其中：CH3OH的选择性=×100%

①温度高于230℃，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是________。

②在上述条件下合成甲醇的工业条件是_________。

A. 230℃　　 B. 210℃　　 C.催化剂 CZT　　 D.催化剂 CZ(Zr-1)T

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CCuS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化， 产生经济效益。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：

反应I：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H1=－49.8kJ·mol－1

反应II：CH3OCH3(g)＋H2O(g) 2CH3OH(g)　　 △H2=＋23.4kJ·mol－1

反应III：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　 △H3

（1）△H3=_____________kJ·mol－1

（2）恒温恒容条件下，在密闭容器中通人等物质的量的CO2和H2，发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是_______(填序号）。

A.容器内的混合气体的密度保持不变B.反应体系总压强保持不变

C.CH3OH和CO2的浓度之比保持不变D.断裂3NA个H-O键同时断裂2NA个C=O键

（3）反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下，在密闭容器中加人等物质的量的 CH3OCH3(g)和H2O(g)，反应到某时刻测得各组分浓度如下：

此时 ___（填“>”、“<”或“=”），当反应达到平衡状态时，混合气体中CH3OH 体积分数 V(CH3OH)%= _____%。

（4）在某压强下，反应III在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入3 L的密闭容器中，10 min后反应达到平衡状态，则0-10 min内的平均反应速率V(CH3OCH3)=____。

（5）恒压下将CO2和氏按体积比1 ：3混合，在 不同催化剂作用下发生反应I和反应III，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图。

其中：CH3OH的选择性=×100%

①温度高于230℃，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是________。

②在上述条件下合成甲醇的工业条件是_________。

A. 230℃　　 B. 210℃　　 C.催化剂 CZT　　 D.催化剂 CZ(Zr-1)T

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碳捕捉技术即是二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)，是实现温室气体减排的重要途径之一，更是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

I.利用CO2加氢合成低碳烯烃技术就是重要的应用之一。以合成C2H4为例，其合成反应为：6H2(g)+2CO2(g) CH2=CH2(g)+4H2O(g)　　 ΔH1 ；已知H2的燃烧热为△H2；CH2=CH2(g)的燃烧热为△H3；H2O(l)= H2O(g)的热效应为△H4。

(1)ΔH1=__________________(请用△H2、△H3、△H4表示)，若将1mol CO2与3mol H2充入10L的恒容密闭容器中，达到平衡后，平衡浓度、CO2转化率与温度的关系分别如图1和图2所示，请回答下列问题：

(2)图1中曲线c代表物质的电子式___________________。

(3)该反应在较低温度时能自发进行，请分析其原因：______________________________。

(4)结合图1和图2，下列说法一定正确的是 __________。

A．其他条件不变，T1℃、增大压强，再次达到平衡时c(H2)比A点的c(H2)大

B．平衡常数：KM＞KN

C．生成乙烯的速率：v(M)小于v(N)

(5)计算图2中M点时，乙烯的体积分数________________。（保留二位有效数字）

II.利用电解法也可将CO2制得乙烯，如图3所示，电极b是太阳能电池的________极，

电解时其中a极对应电解槽上生成乙烯的电极反应式为______________________________。

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(14分)二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）国外学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图所示

①“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4转移电子的物质的量为　　 。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为　　 。

（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①曲线b表示的物质为 　 (写化学式)。

②该反应的△H 　　 0(填：“>” 或“<”)

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是　　 (列举l项)。

（3）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有　　 (写出其中两种形式即可)。

②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为　　 。

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（15分）二氧化碳的捕集、利用与封存（CCUS）是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）已知：CH4（g） + 2O2（g）＝CO2（g） + 2H2O（g）　 ΔH1 ＝ a kJ•mol－1

CO（g） + H2O （g）＝CO2（g） + H2 （g）　　 ΔH2 ＝ b kJ•mol－1

2CO（g） + O2（g）＝2CO2（g）　　　　　　 ΔH3 ＝ c kJ•mol－1

反应CO2（g） + CH4（g） ＝ 2CO（g） + 2H2（g） 的ΔH＝　　　　　　　 kJ•mol－1。

（2）利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2＋3H2 CH3OH＋H2O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图１所示。

①a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。

②c点CO2的转化率高于b点，原因是_____________________________________。

（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO副产物出现：

，且CO2的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外，还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响（用空间流率表示）。通过实验分别得到如下数据图2、3：

①由图2得，最佳空间流率为　　　　　 h-1；

②在其他条件不变的前提下调整催化剂配比，并记录到达平衡所需的时间，得到如下表数据，试说明不选择单组份ZnO原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n（H2）：n（CO2）=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2（g）+6H2（g） C2H4（g）+4H2O（g）△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图4所示：

①该进行的反应的△S 　　 　 0（填：“>”或“<”）

②对于气体反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作KP），则该反应的KP＝　　　　　　　　　　　 。

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是　　　　　　　　　　 （列举2项）。

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二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

(1)国外学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图所示：

①“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4转移电子的物质的量为 ___________ 。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为____________。

(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)　 △H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①曲线b表示的物质为 _______ (写化学式)。

②该反应的△H ________0 (填：“>” 或“<”)。

(3)一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：

①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化，所发生反应为：2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2n)H2O═2n CuSO4+(2-2n)H2SO4。从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为____；每吸收标准状况下11.2L SO2，被SO2还原的O2的质量为 _____g

②利用如图所示电化学装置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式______。

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二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）国外学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图1所示

①“热分解系统”发生的反应为2Fe3O4 6FeO + O2↑，每分解1molFe3O4 转移的电子数为_________。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为_________________。

（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g) +6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g) △H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示：

①曲线b表示的物质为__________(写化学式)。②该反应的△H ______0(填：“＞”或“＜”)

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是____(列举1项)。

（3）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如题图3所示。

①该工艺中能量转化方式主要有________________(写出其中两种形式即可)。

②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为__________________________。

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二氧化碳捕集与封存是应对气候变化问题的解决方案之一。回答下列问题：

(l)我国科研团队利用低温等离子体协同催化技术，在常温常压下实现了将CO2和CH4一步转化为化工产品。试写出 CO2与CH4合成乙酸的热化学方程式：____。

（甲烷和乙酸的燃烧热分别为-890.31 kJ/mol、-876.72 kJ/mol）

(2)在某一钢性密闭容器中CH4、CO2的分压分别为15 kPa、20 kPa，加入Ni/α-Al2 O3催化剂并加热至1123 K使其发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。

①研究表明CO的生成速率v（CO）=1.2810-2﹒p（CH4）p（CO2）（kPa s-1），某时刻测得p(H2)=10 kPa，则 p（CH4）=___kPa，v（CO）=___kPa s-1。

②达到平衡后测得体系压强是起始时的，则该反应的平衡常数Kp=____kPa）2。

(3)氮化镓(GaN)与Cu可组成如图所示的人工光合系统，该装置能以CO2和H2O为原料合成CH4。

①该装置工作时H+移向____（填“GaN”或“Cu”）电极，该电极上的电极反应式为 ___。

②该装置每产生1 mol CH4，左极室溶液质量减少____g。

③本实验条件下，若CO2转化为烃（如甲烷、乙烯等）的转化率为10%，生成CH4的选择性为12%，现收集到12 mol CH4，则通入的CO2为____mol。（已知：选择性=生成目标产物消耗的原料量／原料总的转化量）

(4)上述人工光合系统装置也可以制备乙烯、乙炔等重要化工原料。2010年Sheth等研究得出乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理，如下图所示。其中吸附在Pd表面的物质用“*”标注。

上述吸附反应为 ____填“吸热”或“放热”）反应，该过程中最小能垒（活化能）为___ kJmol-1，该步骤的化学方程式为____。

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