化工发展是我国能源安全的重要保证。近年来，我国煤化工技术获得重大突破，利用合成气(主要成分...

化工发展是我国能源安全的重要保证。近年来，我国煤化工技术获得重大突破，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇(CH3OH)是其中的一个研究项目。该研究发生的主要反应如下：

Ⅰ．CO与H2反应合成甲醇

Ⅱ．CO2与H2反应合成甲醇 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

(1)上述反应Ⅰ是原子经济性反应，写出化学反应方程式___________。

(2)在工业上，为了提高上述反应Ⅱ的反应速率，除了采用合适的催化剂之外，还可以采取的措施是_______(填一项即可)。

(3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅱ，下列可以表明反应达到化学平衡状态的是_____。

a．单位时间消耗nmolCO2的同时，消耗3n mol的H2

b．容器内CH3OH的浓度不再改变

c．容器内气体压强不再改变

d．容器内气体密度不再改变

(4)生成1mol CH3OH放出 a kJ的能量，反应Ⅰ中拆开1mol化学键所需的能量(E)的相关数据如下：

根据相关数据计算拆开1molCO所需的能量E1＝______________kJ。

(5) H2还原CO2电化学法制备甲醇的工作原理如下图所示：　　

通入H2 的一端是电池的________极(填“正”或“负”)，通入CO2的一端发生的电极反应式为_______。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H2=-58 kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 △H3=+41 kJ/mol

回答下列问题：

（1）CO2的电子式是　　　　　　　　　　　　 。

（2）△H1=　　　　 kJ/mol，①反应正向的熵变△S　　 0(填＞、＜或＝)。

（3）在容积为2L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图，下列说法正确的是__________(填序号)

①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)=nA/tA mol/(L·min)

②当v(CH3OH) = v(H2O)时，说明反应达到平衡

③混合气体的平均相对分子质量A点大于B点

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时n(H2)与n(CH3OH)比值增大

（4）在T1温度时，将2molCO2和6molH2充入2L密闭容器中，充分反应(上述②反应)达到平衡后，若CO2转化率为50%，，则容器内的压强与起始压强之比为__________；T1温度，反应CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常数数值为__________。

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煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气（一氧化碳及氢气总含量≥90%），把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是（　 ）

①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化

②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化

③该技术实现了煤的清洁利用

④该技术实现了煤的高效利用

A．①②③　　　　　 B．①②④

C．①③④　 　　　　 D．②③④

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

（1）燃煤废气中的CO2能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇（CH3OH，甲醇的结构式如图）：

3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(g)　　 △H

①已知：

则△H = _________________

②废气中的CO2转化为甲醇可用于制作甲醇燃料电池（结构如图），质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2mol·L-1H2SO4溶液。该燃料电池中通入甲醇的一极为____（填a或b），当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为______g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。

（2）H2还原法可消除氮氧化物

已知：　 N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)　　 △H＝+133kJ·mol－1

H2O(g)＝ H2O(l)　　　　　 △H＝－44kJ·mol－1　　

H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1

①在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式为_____________。

② 以H2(g)为燃料可以设计氢气燃料电池，该电池以稀NaOH作电解质溶液，其负极电极反应式为___________________________________________________________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为________kW·h·kg－1(结果保留1位小数，比能量＝，1 kW·h＝3.6×106 J) 。

（3）微生物燃料电池(MFC)是一种现代化的氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的示意图。

①已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式____________________________________________。

②解释该装置去除NH4+的原理_______________________________________________。

（4）利用“ Na—CO2”电池可将CO2变废为宝。

我国科研人员研制出的可充电“ Na—CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料（反应前两电极质量相等），总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：

①放电时，正极的电极反应式为______________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e-时，两极的质量差为_________g。

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

(1)燃煤废气中的CO2能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇(CH3OH，甲醇的结构式如图)：

3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(g)　　 △H

①已知：

则△H = _________________

(2)在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

①到达平衡时NO的转化率为_________。

②用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝____________________。

③如下图所示，表示NO2变化曲线的是________。

④能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。

A．v(NO2)＝2v(O2)　　　　　 B．容器内压强保持不变

C．v逆(NO)＝2v正(O2)　　　 D．容器内的密度保持不变

(3)某反应恒容密闭容器中进行， 在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示

该反应的的化学方程式为________________。

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CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物（如FeS），实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体时，常混有少量H2S气体。下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。

完成下列填空：

（1）仪器C的名称是_____________。

（2）用浓盐酸配制1︰1（体积比）的稀盐酸（约6 mol·L-1），应选用的仪器有_________。

a．烧杯　　　　 b．玻璃棒　　　　 c．量筒　　　　 d．容量瓶

（3）上述装置中，若试剂A为可以是CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液，则它们的作用是___________。

（4）用这个实验得到的气体测定CO2的相对分子质量，如果上述装置中C物质失效，测定结果_______（填“偏高”、“偏低”或“不受影响”）。

（5）若利用上述装置准确测量CaCO3的质量分数，下列选项正确的是__________。

A．装置中通入含杂质的CO2气体后，继续通过量的空气，把装置中残余的CO2气体排出

B．装置A、B间增加一个装有浓硫酸的洗气装置

C．将装置B中NaHCO3溶液换成NaOH浓溶液

D．通入气体前后B装置的质量为m1、m2，则CaCO3的质量分数为100(m2-m1)/44

（6）一次性泡沫所料饭盒中石蜡（相对分子质量较大的烷烃）和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下：

剪碎、称重→浸泡溶解→过滤→残渣烘干→冷却、称重→恒重

若实验室提供下列试剂：a．氯化钠溶液　　 b．稀醋酸　　 c．稀硫酸　　 d．正已烷

①在上述实验过程中，为了获得石蜡和CaCO3的最大溶出量，且先后逐一溶出，应先用_______（试剂代码）溶出__________；然后再用________（试剂代码）溶出__________。

②上述测定实验中，连续_____________________（操作），若____________________，则说明样品已经恒重。

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煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。随着人类社会的飞速发展，化石能 源大量消耗，人类已经面临较严重的能源危机。为此，提高能源的利用率和开发更多的新能源 显得相当重要。下图是煤化工产业链的一部分。

请回答：

（1）任意列举两项新能源_____。

（2）上述处理煤的过程属于_____（填“物理”或“化学”）变化。

（3）煤和石油等化石燃料燃烧排放的大量二氧化碳会引起全球气候变暖。一种新的处理方法是 将二氧化碳气体通入含有长石（地壳中最常见的矿石，含量高达 60%）成分的水溶液里，其中一种反应的化学方程式是：KAlSi3O8＋CO2＋2H2O＝KHCO3＋X↓＋3SiO2↓，则 X 的名称是_____。

（4）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：

这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的两步反应的化学方程式依次是_____________ 。

（5）工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨—空 气混合气中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况。当氨氧化率达到 100％，理论上 γ[n(O2)/n(NH3)]＝1.25，实际 生产要将 γ 值维护在 1.7~2.2 之间， 原因是___________。 [温馨提示：n(O2)是可以认为是表示氧气分子堆积数目的一种物理量，即 n(O2)值越大，说明氧分子数目 越多]

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红矾钠（重铬酸钠：Na2Cr2O7·2H2O）是重要的基本化工原料，在印染工业、电镀工业和皮革工业中作助剂，在化学工业和制药工业中也用作氧化剂，应用领域十分广泛。

实验室中红矾钠可用铬铁矿（主要成分：FeO·Cr2O3）利用以下过程来制取。

（1）步骤I中反应的化学方程式为：4FeO·Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2 (g) 8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g)　 △H<0该反应的化学平衡常数的表达式为__________________________。

（2）在常温下该反应速度极慢，下列措施中能使反应速率增大的是_____________________________ 。

a．升高温度       b．及时转移生成CO2 　 c．将原料粉碎   d．增加纯碱的用量

（3）步骤Ⅱ中所得溶液显碱性，其中除含有Na2CrO4外还含有铝、硅元素的化合物，它们的化学式可能是__________________________、____________________________。

（4）步骤Ⅲ需将溶液的pH调至7~8并煮沸，其目的是_____________________________________。

（5）步骤Ⅳ酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－，写出平衡转化的离子方程式：_________________。

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我国天然气化工的一项革命性技术是甲烷在催化剂及无氧条件下，一步高效生产乙烯、芳烃等化工产品。以甲烷为原料合成部分化工产品流程如下(部分反应条件已略去):

(1)A、C分子中所含官能团的名称分别为____、_______。

(2)写出A的同分异构体的结构简式:_______。

(3)写出下列反应的化学方程式和反应类型。

反应①:__________，反应类型:_____________；

反应②：___________；反应类型: _____________；

反应③: _____________，反应类型:_____________。

(4)下图为实验室制取D的装置图。

①图中试剂a名称为_______，其作用是______________。用化学方程式表示试剂a参与的化学反应: ______________。

②实验结束后从混合物中分离出D的方法为_____________。

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下列说法中，错误的是（　　　 ）

A. 人类目前所直接利用的能量大部分是由化学反应产生的

B. 煤、石油、天然气是当今世界最重要的三种化工燃料

C. 人体运动所消耗的能量与化学反应无关

D. 我国目前最主要的能源是煤炭

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