近年来，由CO2催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注。该方法既可解决CO2废气的利...

近年来，由CO₂催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注。该方法既可解决CO₂废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景。已知4.4 g CO₂气体与H₂经催化加氢生成CH₃OH气体和水蒸气时放出4.95 kJ的能量。

(1)该反应的热化学方程式为：__________________________________________.

(2)在270℃、8 MPa和适当催化剂的条件下，CO₂的转化率达到22%，则4.48 m³(已折合为标准状况)的CO₂在合成CH₃OH气体过程中能放出热量________ kJ.

(3)又已知H₂O(g)===H₂O(l)　ΔH＝－44 kJ/mol，则CO₂气体与H₂气体反应生成CH₃OH气体16g和液态水时放出热量为________kJ．

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“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，CO2的综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。

（1）CO2催化加氢能合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示，则曲线b表示的物质为________(填化学式)。

（2）CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。

反应A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

反应B：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图所示。

①由图可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是_____。

②由图可知获取CH3OH最适宜的温度是________，下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有________(填字母)。

A. 使用催化剂

B. 增大体系压强

C. 增大CO2和H2的初始投料比

D. 投料比和容器体积不变，增加反应物的浓度

（3）在恒温恒容条件下，反应A达到平衡的标志有_____

A. 容器中气体压强不再发生变化

B. 容器中气体密度不再发生变化

C. 容器中气体颜色不再发生变化

D. 容器中气体平均摩尔质量不再发生变化

（4）由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO＋O2↑，每分解1 mol Fe3O4转移电子的物质的量为_____；“重整系统”发生反应的化学方程式为___。

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1923年以前，甲醇一般是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的。现在工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

（1）反应②是____________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强（P的关系如右图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_____K（B）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝_________（用K1、K2表示）。

（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如右图所示，

若在t0时刻分别改变一个条件，则曲线Ⅰ可变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是　　　　　　　 。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是　　　　　　　　　　　　 。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，若采用铂为电极材料，两极上分别通入甲醇和氧气，以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则该碱性燃料电池的负极反应式是_________________；

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（9分）研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。

（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示：

①该反应正向属于________反应；（填“吸热”或放热”）。

②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时CH3OH体积分数为　　　　　　　　 。

③在温度和容积不变的情况下，向平衡体系中再充入4molCO，8molH2，达到平衡时CO转化率_______（填“增大”，“不变”或“减小”）， 平衡常数K_______（填“增大”，“不变”或“减小”）。

（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g） 　　 △H=+206.2 kJ·mol-1

CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） 　　 △H=+247.4 kJ·mol-1

则CO和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）CO还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时，负极的电极反应式为_______________________________。

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(10分)研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。

（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度.压强的关系如图所示：

①该反应属于________反应；（填“吸热”或“放热”）

②在0.1Mpa .100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_________倍。（结果保留两位小数点）

③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，达到平衡时CO转化率_______（填“增大”， “不变”或“减小”）， 平衡常数K_______（填“增大”，“不变”或“减小”）。

（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

①CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g）　 △H=+206.2 kJ·mol-1

②CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） △H=+247.4 kJ·mol-1

则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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CO2的固定和利用对降低温室气体排放具有重要作用，CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力,而且还是CO2综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。

（1）下列措施能使CO2的转化率提高的是__。

A. 增大压强　　 B.升高温度　　C.增大投料比　　D.加入更高效的催化剂

（2）在220℃、5.0MPa时，CO2、H2的转化率之比为______。

（3）将温度从220℃降低至160℃，压强从5.0MPa减小至3.0MPa，化学反应速率将___(填“增大”“减小”或“不变”,下同),CO2的转化率将____。

（4）200℃时,将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%,则此温度下该反应的平衡常数K=___ 。

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近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化生产研究，实现可持续发展。

（1）已知：CO2(g)+H2(g)H2O(g) +CO(g) ΔH1= + 41.1 kJ•mol-1 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=－90.0 kJ•mol-1

写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：_________________________________。

（2）为提高CH3OH产率，理论上应采用的条件是_______________________（填字母）。

A．高温高压　　 B．低温低压　　 C．高温低压　　 D．低温高压

（3）250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X 平衡转化率变化曲线。

① 反应物X 是_____（填“CO2”或“H2”）。

② 判断依据是_____。

（4）250℃、在体积为 2.0L 的恒容密闭容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化剂，10min 时反应达到平衡，测得 c(CH3OH) = 0.75 mol·L－1。

① 前 10min 的平均反应速率 v(H2)＝_____mol·L－1·min－1。

② 经计算化学平衡常数 K =_____________________。

③ 催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，四组实验数据如下：

（注：甲醇选择性是指的是转化的CO2中生成甲醇的百分含量）

根据上表所给数据，用CO2生产甲醇的最优选项为_____（填字母）。

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研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。

（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图所示：

①该反应的逆反应属于________反应；（填“吸热”或“放热”）。

②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_________倍。（结果保留两位小数点）

③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，达到平衡时CO转化率________（填“增大”，“不变”或“减小”），平衡常数K________（填“增大”，“不变”或“减小”）。

（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

①CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g）　 △H=+206.2 kJ·mol-1

②CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） △H=+247.4 kJ·mol-1

则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　 。

（3）在反应(Ⅰ)中制得的CH3OH 即可以做燃料，还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：负极的电极反应式为____________________。

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研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。

（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图所示：

①该反应的逆反应属于________反应；（填“吸热”或“放热”）。

②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_________倍。（结果保留两位小数点）

③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，达到平衡时CO转化率________（填“增大”，“不变”或“减小”），平衡常数K________（填“增大”，“不变”或“减小”）。

（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

①CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g） △H=+206.2kJ·mol-1

②CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） △H=+247.4kJ·mol-1

则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为：___________________。

（3）在反应(Ⅰ)中制得的CH3OH 即可以做燃料，还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：负极的电极反应式为____________________。

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研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。

（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图所示：

①该反应的逆反应属于________反应；（填“吸热”或“放热”）。

②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_________倍。（结果保留两位小数点）

③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，达到平衡时CO转化率________（填“增大”，“不变”或“减小”），平衡常数K________（填“增大”，“不变”或“减小”）。

（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

①CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g）　 △H=+206.2 kJ·mol-1

②CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） △H=+247.4 kJ·mol-1

则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　 。

（3）在反应(Ⅰ)中制得的CH3OH 即可以做燃料，还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：负极的电极反应式为____________________。

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