二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。（1）CO2转化途径之一是利用太阳能...

高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。

（1）CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等。已知：

甲醇合成反应：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ·mol-1

二甲醚合成反应：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-24.5kJ·mol-1

则由H2和CO2制备二甲醚2CO2（g）+6H2（g）=CH3OCH3（g）+3H2O（g）的△H____kJ·Mol-1

（2）甲醇是一种可再生的清洁能源，具有开发和应用的广阔前景。

已知：25℃，1.01×105Pa时，1.6g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出36.29kJ的热量，写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式________________________________。

（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，1.0g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧气的质量为_______g。

②写出加入甲醇后反应的离子方程式：_______________________________________。

高三化学填空题困难题查看答案及解析

二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。

(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH　　　　　 0，ΔS　　　　　 0(选填“＞”、“＜”或“＝”)，在低温下，该反应　　　　　 (填“能”或“不能”)自发进行。

(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有　　　　　 。

a．开发高效光催化剂

b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化

c．二氧化碳及水资源的供应

高三化学填空题中等难度题查看答案及解析

“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题，为了减少空气中的温室气体，并且充分利用二氧化碳资源，科学家们设想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。

（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：

6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)　　　　 ΔH=-76.0 kJ·mol-1

①上述反应中每生成1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为_______mol。

②已知：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1，则反应：3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。

（2）用氨水捕集烟气中的CO2生成铵盐是减少CO2排放的可行措施之一。

①分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2，CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图所示，若烟气中CO2的含量（体积分数）为12％，烟气通入氨水的流量为0.052 m3·h-1(标准状况)，用pH为12.81的氨水吸收烟气30min，脱除的CO2的物质的量最多为____________(精确到0.01)。

②通常情况下温度升高，CO2脱除效率提高，但高于40℃时，脱除CO2效率降低的主要原因是______________。

（3）一定条件下，Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图所示。

①该反应的化学方程式为______________________；反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是_________________。

②向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到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、H2O：1.6 mol·L-1，CO2的平衡转化率为_________________；300℃时上述反应的平衡常数K=___________________。

③已知该反应正反应放热，现有两个相同的恒容绝热(与外界无热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2，在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g)，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是___________________(填字母)。

A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数相同

C.容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多

D.容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1

【答案】　 2　 +18.7kJ·mol-1　 0.13mol　 碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳，氨水受热挥发　 CO2+4H2CH4+2H2O　 MgOCH2　 80%　 25　 CD

【解析】（1）考查得失电子的计算、热化学反应方程式的计算，①根据反应方程式，只有CO2中C的化合价降低，生成1molFe3O4时消耗0.5molCO2，即转移电子物质的量为0.5×4mol=2mol；②6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)　 ①，C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)　 ②，(①＋②)/2，得出△H=(－76.0＋113.4)/2kJ·mol－1=＋18.7kJ·mol－1；（2）考查化学计算、化学反应控制条件，①pH=12.81，此时的CO2脱除效率为91.6%，脱除CO2的物质的量最多为mol=0.13mol；②氨水受热易挥发，温度过高，造成氨水挥发，吸收CO2的量减少，CO2与NH3反应后生成NH4HCO3，NH4HCO3受热分解，造成CO2脱除效率降低；（3）考查化学平衡的计算、勒夏特列原理，①根据反应机理，整个过程中加入物质是CO2和H2，生成的是CH4和H2O，因此反应方程式为CO2+4H2CH4+2H2O；Mg为＋2价，H为＋1价，O为－2价，因此表现－2价的中间体为MgOCH2；②　　　　 CO2+4H2CH4+2H2O

平衡：　　 0.2　 0.8　　　　　　　　 0.8　　 1.6

变化：0.8　　 3.2　　 0.8　　 1.6

起始：1　　　 4　　 0　　　 0，CO2的转化率为0.8/1×100%=80%；根据平衡常数的定义，K==25；③A、正反应是放热反应，反应I是向正反应方向进行，温度升高，化学速率快，反应II是向逆反应方向进行，向吸热反应方向进行，温度降低，化学反应速率变缓，故A错误；B、反应I向正反应方向进行，温度升高，容器为恒容绝热，对向正反应方向进行起到抑制，因此两个容器中CH4的质量分数不同，故B错误；C、根据B选项分析，故C正确；D、如果容器是恒温恒容，则CO2的转化率与反应II中CH4的转化率之和为1，因为是恒容绝热容器，转化率都要降低，因此两者转化率的和小于1，故D正确。

点睛：本题的难点是（3）③，学生没有注意到容器是恒容绝热，造成错选，绝热是容器与外界无热量的交换，像A选项，容器I正反应是放热反应，向正反应方向进行，温度升高，化学反应速率增大，容器II，是向逆反应方向进行，是向吸热反应方向进行，温度降低，化学反应速率变缓，因此平时做题时，读题要找到重点。

【题型】综合题
【结束】
11

氢能作为理想的清洁能源之一，已经受到世界各国的普遍关注。氢的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢方法有：配位氢化物储氢、碳质材料储氢、合金储氢、多孔材料储氢等。

请回答下列问题：

（1）氨硼烷( NH3BH3)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物(HB=NH)3通过3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3制得。

①B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_____________，CH4、H2O、CO2键角由大到小的顺序为_________________。

②1个(HB=NH)3分子中有______个σ键。与(HB=NH)3互为等电子体的分子为________(填分子式)。

③反应前后碳原子的杂化轨道类型分别为__________、____________。

④氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体具有类似金刚石的结构，但熔点比金刚石低，原因是___________________________。

（2）一种储氢合金由镍和镧(La)组成，其晶胞结构如图所示。

①Ni 的基态原子核外电子排布式为_______________。

②该晶体的化学式为_______________。

③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a=m pm，c=n pm；标准状况下氢气的密度为ρg·cm-3；阿伏加德罗常数的值为NA。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为______________。 (储氢能力=)

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

“低碳资源”正成为科学家研究的主要课題，为了减少空气中的温室气体，并且充分利用二氧化碳资源，科学家们设想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。

(1)有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：

6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)　　 △H=-76.0kJ·mol-1

①己知：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)　　 △H=+113.4kJ·mol-1

则反应：3FeO(s)+H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=______________。

(2)用氨水捕集烟气中的CO2生成铵盐是减少CO2排放的可行措施之一。

①分別用不同pH的吸收剤吸收烟气中的CO2，CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如下图所示，若烟气中CO2的含量(体积分数)为12%，烟气通入氨水的流量为0.052 m3·h-1(标准状况)，用pH为12.81的氨水吸收烟气30min，脱除的CO2的物质的量最多为_________ (精确到0.01)。

②通常情况下温度升高，CO2脱除效率提高，但高于40℃时，脱除CO2效率降低的主要原因是_________________ 。

(3)一定条件下，Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如下图所示。

①该反应的化学方程式为___________________；反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是__________________________。

②向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L-1、H2：0.8 mol·L-1、CH4：0.8 mol·L-1、H2O：1.6 mol·L-1，CO2的平衡转化率为___________________。

③己知该反应正反应放热，现有两个相同的恒容绝热(与外界无热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2，在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g)，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是_____________(填字母)。

A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数相同

C.容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多

D.容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究新的热点。 完成下列问题：

(1)CO2催化加氢合成CH3OCH3是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应I：

反应Ⅱ：

①写出CO和H2合成CH3OCH3的热化学方程式____。

②分别在2L恒温密闭容器甲（恒温恒容）、乙（恒温恒压）中，加入CO2和H2各1 mol的混合气体，假设只发生反应Ⅱ，则两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是____（填“甲”或“乙”）。当反应5 min时，测得甲容器中压强变为原来的一半，则用CO2表示的反应的速率= ___。

③在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：

i)温度高于300℃，温度对CO2平衡转化率影响较大的是反应____（填“I”或“Ⅱ”）。

ii)220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施可以是____（任答一条）。

(2)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为____（写离子符号）；若所得溶液c(HCO3-):c(CO32-)=1:5，溶液pH= ___。（室温下，H2CO3的）

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

氮的氧化物处理和利用是环境科学研究的热点。

Ⅰ.碱吸法。用烧碱溶液吸收NO、NO2制备亚硝酸盐：2NaOH+NO2+NO=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH= NaNO3+NaNO2+H2O。已知：298K时，Ka(HNO2)=5×10-4。

(1)298K时，NaNO2的水解常数约为______________。

Ⅱ.电解法。工业上以石墨为电极，用硝酸铵稀溶液作电解质溶液电解NO获得氮肥(在电解后溶液中通入适量氨气)，其原理为8NO+7H2O+2NH35NH4NO3。

(2)阴极的电极反应式为_______________。

(3)阳极区电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

Ⅲ.化合法。亚硝酸酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可用NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)。

(4)氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl，涉及的相关反应有：

△H1、△H2、△H3之间的关系为_____________；K3=________(用含K1、K2的关系式表示)。

(5)在2L恒容容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间(t)的关系如图所示。

①T2时反应0～10min内NOCl的平均反应速率v(NOCl)=______mol·L-1·min-1。

②T2时反应的平衡常数K为__________；NO的平衡转化率α(NO)为_________。

③T2时向上述平衡体系中再加入1molNO(g)、1molCl2(g)、2molNOCl(g)，则平衡______(填“向左”“向右”或“不”)移动。

(6)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改变外界条件，Cl2的转化率变化如图所示。则该条件可能为____(填字母)。

A.升高温度　　 B.增大压强　　 C.增大起始投料比　　 D.增大催化剂接触面

高三化学简答题困难题查看答案及解析

发展新能源、改善空气质量等一直是化学研究的热点。回答下列问题：

(1)甲醇是可再生的清洁能源，可利用CO2与H2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。该反应历程如图所示。

上述合成甲醇的反应的有机副产物有__________；由于该反应速率较慢，需要加入催化剂使反应速率加快，主要降低下列变化中________(填字母)的能量变化。

A．*CO+*OH→*CO+*H2O　　　　　　　　 B．*CO→*OCH　　

C．*OCH2→*OCH3 D．*OCH3→*CH3OH

(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应，可制合成气，主要反应(I)、(II)的lg KP(KP为以分压表示的平衡常数)与T的关系如图所示。

①反应(I)的△H______0(填“＞”、“＝”或“＜”)；

②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II)，反应5分钟到达图中d点，请计算0～5 min时，CO平均反应速率________；此时CO的转化率为________；已知：反应速率v=v正-v逆=k正·x(CO)·x(H2O)-k逆·x(CO2)·x(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，计算e处的=______；

③c点时，若反应容器中CO浓度为0.1 mol/L，则CO2浓度为________(填数值)。

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

的捕捉和综合利用是目前研究的热点之一。回答下列问题：

(1)科研工作者发现一种捕获二氧化碳生成甲酸的简单过程如图所示。

下列说法正确的是__________________（填选项字母）。

A.增大的物质的量可增大的平衡产率

B.和均能降低反应的活化能

C.上述捕获过程能有效减少温室气体排放

(2)能用于制备二甲醚

I.

II.

III.

①二氧化碳气体与氢气生成二甲醚蒸气和水蒸气反应的热化学方程式为______________。

②时，在恒容密闭容器中发生反应I时，下列事实能说明该反应达到平衡状态的是_____________（填选项字母）。

A.气体的平均相对分子质量不再改变

B. 不再改变

C.断裂键同时断裂键

D.混合气体的密度不再改变

③时，向密闭容器中充入一定量，发生反应Ⅱ，测得反应前压强为，恰好达到平衡时，的分压为，则内的反应速率_____________（用分压表示，下同）；反应的平衡常数_____________。

④在催化剂条件下，发生反应。

该反应的___________0（填“>”或“<”）；的平衡转化率和催化剂的催化效率与温度的关系如图所示。则将反应温度选择为的原因为________________________________。

⑤向某绝热刚性容器中充入一定量的和，发生反应Ⅲ。容器内平衡压强______________________（填“大于”“小于”或“等于”）起始压强，原因为______________________。

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

CO2是地球上取之不尽用之不竭的碳源，捕集、利用 CO2 始终是科学研究的热点。

⑴新的研究表明，可以将 CO2 转化为炭黑回收利用，反应原理如图所示。

①整个过程中 FeO 的作用是_____________；

②写出 CO2 转化为炭黑的总反应化学方程式_____________。

⑵由CO2 合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。

研究表明在催化剂作用下CO2 和H2可发生反应：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)　 ΔH　　

①有利于提高合成CH3OH反应中CO2的平衡转化率的措施有_______。(填字母)

a．使用催化剂　　　　　　 b．加压　　　　 c．增大初始投料比n(CO2 )/ n(H2)

②研究温度对于甲醇产率的影响。在210 ℃~290 ℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如下图所示。ΔH____0(填“＞”或“＜”)，其依据是_______。

⑶工业用二氧化碳加氢可合成乙醇：保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应，CO2的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。

①该反应平衡常数的表达式为_________________。

②投料比m1、m2、m3由大到小的顺序为 _________________。

高三化学综合题简单题查看答案及解析