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...

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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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甲烷和二氧化碳一步转化为具有高附加值的液体燃料和化工产品。回答下列问题：

（1）已知：甲烷和乙酸的燃烧热△H分别为－890.31kJ·mol－1、－876.72kJ·mol－1，试写出甲烷与CO2合成乙酸的热化学方程式：______________。

（2）甲烷和二氧化碳一步转化为液体产品的选择性如下图所示，其中选择性最高的产品是___________，反应中应加入的等离子体催化剂是___________。

（3）在某一钢性密闭容器中CH4、CO2的分压分别为25kPa、30kPa，加入Ni/α－Al2O3催化剂并加热至1123K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υco=1.28×10－2·p(CH4)·p(CO2) (mol·g－1·s－1)，某时刻测得p(H2)=20kPa，则p(CH4)= ____kPa，υco=___mol·g－1·s－1。

②达到平衡后测得体系总压是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数Kp=________(kPa)2(计算结果保留两位有效数字)。

③温度对产物流量及平衡转化率的影响如图所示，可知反应△H____0(填“>”或“<”)，原因是_______。

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（10分）（1）CCS技术是将工业和有关能源产业中所生产的CO₂进行捕捉与封存的技术，被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天燃气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示（部分条件及物质未标出）。回答下列问题：

CH₄在催化剂作用下实现第一步，也叫CH₄不完全燃烧，1gCH₄不完全燃烧反应放出2.21kJ热量，写出该反应的热化学方程式________。

(2)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用（1）转化中得到的合成气制备甲醇。反应为CO（g）+2H₂(g)CH₃OH（g）某温度下，在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关数据见下图：

①根据上图计算，从反应开始到tmin时，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)=________

②t min至2tmin时速率变化的原因可能是；

③3tmin时对反应体系采取了一个措施，至4tmin时CO的物质的量为0.5mol，请完成上图CO的曲线。

（3）某同学按下图所示的装置用甲醇燃料电池（装置Ⅰ）进行电解的相关操作，以测定铜的相对原子质量，其中c电极为铜棒，d电极为石墨，X溶液为500mL0.4mol/L硫酸铜溶液。当装置Ⅱ中某电极上收集到标准状况下的气体V₁mL时，另一电极增重mg(m＜12.8)。

①装置Ⅰ中、H⁺向________极（填“a”或“b”）移动；b电极上发生的反应为。

②铜的相对原子质量的表达式为________（用m和V₁的代数式表示）。

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（10分）（1）CCS技术是将工业和有关能源产业中所生产的CO₂进行捕捉与封存的技术，被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天燃气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示（部分条件及物质未标出）。回答下列问题：

CH₄在催化剂作用下实现第一步，也叫CH₄不完全燃烧，1gCH₄不完全燃烧反应放出2.21kJ热量，写出该反应的热化学方程式________。

(2)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用（1）转化中得到的合成气制备甲醇。反应为CO（g）+2H₂(g)CH₃OH（g）某温度下，在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关数据见下图：

①根据上图计算，从反应开始到tmin时，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)=________

②t min至2tmin时速率变化的原因可能是________；

③3tmin时对反应体系采取了一个措施，至4tmin时CO的物质的量为0.5mol，请完成上图CO的曲线。

（3）某同学按下图所示的装置用甲醇燃料电池（装置Ⅰ）进行电解的相关操作，以测定铜的相对原子质量，其中c电极为铜棒，d电极为石墨，X溶液为500mL0.4mol/L硫酸铜溶液。当装置Ⅱ中某电极上收集到标准状况下的气体V₁mL时，另一电极增重mg(m＜12.8)。

①装置Ⅰ中、H⁺向________极（填“a”或“b”）移动；b电极上发生的反应为________。

②铜的相对原子质量的表达式为________（用m和V₁的代数式表示）。

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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。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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为回收利用废钒催化剂(含有V205、V0S04及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质常温时在水中的溶解性如下：

回答下列问题：

（1）废钒催化剂，粉碎的目的是　　　　　　　　　　　　　 ，V0S04溶液水解显酸性，离子方程式为　　　　　　

（2）工业上由V2O5冶炼金属钒常用铝热法，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　 引发铝热反应的操作是：在纸漏斗中加入铝热剂后，再　　　　　　　　　　　　　

（3）为了提高钒的浸出率，反应①用Na2SO3和硫酸酸浸使催化剂中的V2O5转变成可溶于水的V0S04，与水浸液合并，再通过反应②用KClO3氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO2)2SO4反应①的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　

（4）该工艺中反应③的沉淀率是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　 。

（5）已知常温下NH4VO3的溶解度为0.468g/100g水，则NH4VO3的溶度积常数约为　　　　　　 (已知V的相对原子质量为51)。

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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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近年来，为应对温室气体排放问题和日益增长的能源需求问题，CO2综合利用技术作为潜在的解决方案受到了研究者的广泛关注。请按照要求回答问题

（1）CO常用于工业冶炼金属，下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中与温度（t）的关系曲线图。下列说法正确的是________。（填序号）

A 工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量

B CO不适宜用于工业冶炼金属铬（Cr）

C 工业冶炼金属铜（Cu）时较低的温度有利于提高CO的利用率

D CO还原PbO2的反应△H>0

（2）一定条件下Pd－Mg/SiO2催化剂可使CO2 “甲烷化”变废为宝，最佳催化温度是200℃～300℃左右，超过300℃催化剂会完全失活、反应停止。向密闭容器通入v（CO2）：v（H2）＝1：4的反应气体，常温进料开始加热，画出生成甲烷的量随温度的变化曲线_________。

（3）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb（CO2的载体）为阴极KHCO3溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO，则阴极的电极反应式为___________；室温下H2CO3电离常数约为K1＝4×10－7，K2＝5×10－11，则0.025 mol·L－1的H2CO3溶液的pH约等于__________（不考虑第二步电离和H2O的电离）

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近日，某科研团队成功合成了Ni—Fe双原子催化剂(Ni/Fe—C—N)，并应用于高效催化CO2还原。回答下列问题：

(1)基态铁原子的价电子轨道排布图为__。铁元素常见的离子有Fe2+和Fe3+，稳定性Fe2+__Fe3+(填“>”或“<”)，原因是__。

(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为__。

(3)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与CO提供配位的电子总数之和为18，则n=___；该化合物易溶于苯及四氯化碳等有机溶剂，原因是___。

(4)二茂铁的结构为，由Fe2+和(环戊二烯基负离子)构成。一个中σ键总数为__，C原子的杂化轨道类型为__。

(5)某C、Fe合金的晶胞结构如图所示：

该合金的化学式为__，若该晶体的晶胞参数为apm、bpm、cpm，α=β=γ=90o，密度为ρg·cm-3，则NA为__(写出计算式即可)。

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