2019年国际非政府组织“全球计划”12月4日发布报告：CO2过量排放会引发温室效应，CO...

2019年国际非政府组织“全球计划”12月4日发布报告：CO2过量排放会引发温室效应，CO2资源化的高效利用是解决温室问题的有效途径。

(1)CO2可通过催化加氢合成甲醇(CH3OH),其相关反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。

①判断反应III：ΔH_____0(填“＞”、“<”或“=”);

②根据反应III的特点，有利于提高甲醇平衡产率的条件是______；

A高压高温　 B低压高温　 C高压低温　 D低压低温

③5MPa时，往某密闭容器中充入H2和CO2发生反应，平衡体系中各组分的体积分数随温度的变化情况如图所示。由图可知，随温度的升高，CO2的体积分数逐渐减小，其原因为：_____________；

(2)我国科学家用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应，所得产物含CH4、C3H6、C4H8等反应过程如图。

催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性，在其他条件相同时，添加不同助剂，经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。

①欲提高单位时间内乙烯的产量，在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加_____助剂效果最好；

②下列说法正确的是____：

a．第i步反应为：CO2+H2CO+H2O

b．第i步反应的活化能低于第ii步

c．加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的原因是降低生成乙烯的反应所需要的活化能

d．Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小

e．添加不同助剂后，反应的平衡常数各不相同

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近日IPCC发布了由来自40个国家的91位科学家编写的《全球升温1.5℃特别报告》，温室效应引发的环境问题日益严重，物种灭绝，洪灾、旱灾、粮食欠收等自然灾害发生频率不断增加，CO2的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。

(1)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

① 从3 min到9 min，v(H2)＝_____mol·L－1·min－1。

② 该反应的平衡常数为_______。

③ 下列说法正确的的是____(填字母)。

A．混合气体的密度不随时间的变化而变化，则说明上述反应达到平衡状态

B．平衡时CO2的转化率为75%

C．平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是30%

D．该条件下，第9 min时v逆(CH3OH)大于第3 min时v正(CH3OH)。

(2)工业中，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．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度

(3)250 ℃下CH3OH物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出280 ℃下0～t2时刻CH3OH物质的量随时间的变化曲线示意图__________。

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天然气是一种清洁的化石燃料，也是引起温室效应的一种物质。天然气的综合利用对节能减排、高效利用能源、减少二氧化碳排放有重大意义。作为化工原料，合成甲醇是天然气综合利用的重要途径。

CH4(g)+ CO2(g) 2CO(g)+ 2H2(g)△H=+247.3 kJ·mol—1　 　①

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　 △H=+206.2 kJ·mol—1　　 ②

Ⅰ、合成甲醇的主要反应为：2H2(g)+ CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol—1　

(1)该反应熵变△S________0(填“＞、＝或＜”)，该反应在______(填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。

(2)生产过程中，合成气要循环，其目的是：________________________________。

(3)T℃下此反应的平衡常数为160。某时刻测得各组分的浓度如下，比较此时正、逆反应速率的大小：υ(正)________υ(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)

(4)在恒温恒容条件下，充入一定量的H2和CO，发生上述反应，则该反应达到平衡状态的标志有（__________________）

A.混合气体的密度保持不变　　　 B.混合气体的总压强保持不变

C.甲醇的浓度保持不变　　　　　　 D.υ正(H2)= υ逆(CH3OH)

(5)在恒温恒容条件下，要提高反应2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)中CO的转化率，可以采取的措施是（______________）

A.升温　　　　　　　　　　 B.加入催化剂　　　　　　 C.增加CO的浓度

D.增加H2的浓度　　　　 E.充入惰性气体　　　　　 F.分离出甲醇

Ⅱ、合成甲醇的另一反应为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H＝－akJ·mol－1(a＞0)。

在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO2和3mol H2，发生上述反应，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(6)下列措施中能使n(CH3OH )/n(CO2 )增大的是______(填编号)。

A.升高温度　　

B.恒温恒容下充入He(g)

C.将H2O(g)从体系中分离　　

D.恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2

(7)经计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20　 L2·mol—2。若改变条件_________(填选项)，可使K＝1。

A.增大压强　　 B.增大反应物浓度　　　　 C.降低温度　

D.升高温度　 E.加入催化剂

(8)10min内，用H2表示的该反应的化学反应速率为=_________mol·L—1·min—1

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二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO2和3mol H2，发生的反应为：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，△H＝－a kJ·mol－1（a＞0）， 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是__________（填编号）

A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变

B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2O

D．该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变

②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。（保留两位有效数字）。若改变条件　　　　　　 （填选项），可使K＝1。

A．增大压强

B．增大反应物浓度

C．降低温度

D．升高温度

E．加入催化剂

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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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（8分）过度排放CO2会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在1 L固定体积的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 ΔH>0，

经测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=　　　　　　　　　　　　　　 ；

（2）该反应的平衡常数表达式K =　　　　　　　　 ；

（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是　　　　　　 （多选扣分）

a．容器中压强不变　　　　　　　　　　　 b．v正(H2)＝v逆(H2O)

c．混合气体中c(H2O)不变　　　　　　　 d．c(CO2)＝c(CH3OH)

（4）下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是　　　　　 （填字母）。

a．升高温度　　　　　　　　　　　　　　　 b．将CH3OH(g)及时液化抽出

c．选择高效催化剂　　　　　　　　　　　 d．再充入H2O(g)

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过度排放CO₂会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO₂转化为可利用的

资源。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，

在1 L固定体积的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)

CH₃OH(g)+H₂O(g)   ΔH>0，经测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(1)从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂)=________；

(2)该反应的平衡常数表达式K=________；

(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________（多选扣分）；

a．容器中压强不变                  b．v正(H₂)＝v逆(H₂O)

c．混合气体中c(H₂O)不变        d．c(CO₂)＝c(CH₃OH)

(4)下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________（填字母）。

a．升高温度                   b．将CH₃OH(g)及时液化抽出

c．选择高效催化剂             d．再充入H₂O(g)

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CO2的的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰胺的反应：NH3+CO2→+H2O。下列有关三聚氰胺的说法正确的是

A. C、N、O原子采用相同的杂化方式　　 B. 分子中所有原子一定共平面

C. 分子式为C3H3N3O3　　 D. 生成该物质的上述反应为中和反应

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CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径．以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸（右下图所示）， 有关三聚氰酸的说法不正确的是

（　　）

A. 分子式为C3H3N3O3

B. 分子中只含极性键，不含非极性键

C. 属于共价化合物

D. 该分子中的N原子采用sp杂化、C原子采用sp2杂化

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CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰胺的反应：3NH3+3CO2→+3H2O。下列有关三聚氰胺的说法正确的是

A．分子式为C3H6N3O3　　　　　　　　　　 B．分子中既含极性键，又含非极性键

C．属于共价化合物　　　　　　　　 　　　 D．生成该物质的上述反应为中和反应

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