科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素中电负...

科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

(1)CH4和CO2所含的三种元素中电负性最大的为_________(填元素符号)。

(2)下列关于CH4和CO2的说法不正确的是_________(填序号)。

a.固态CO2属于分子晶体

b.CH4分子中含有极性共价键，是非极性分子

c.因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp2

(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

①基态Ni原子的核外电子排布式为_______，Ni元素位于元素周期表的第_________族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有_________molσ键。

③某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

该晶体中距离Ni原子最近的Cu原子有_________个，若合金的密度为dg/cm3,阿伏加德罗常数的数值为NA,晶胞边长a=_________cm。

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[化学-物质结构与性质]（13分）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。

（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是_______(填序号)。

a．固态CO2属于分子晶体

b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子

c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp

（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.

①基态Ni原子的电子排布式为_______，该元素位于元素周期表的第_____族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有_______molσ键。

（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________。

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科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）O原子核外电子的运动状态有____种。

（2）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为____。

（3）下列关于CH4和CO2的说法正确的是____(填序号)。

a.固态CO2属于分子晶体，在晶体中一个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子

b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子

c.因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp

（4）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2

①基态Ni原子的电子排布式为____，该元素位于元素周期表的第____周期____族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1mol Ni(CO)4中含有____mol σ键。

（5）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是____。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是____。

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为了实现“将全球温度上升幅度控制在2℃以内”的目标，科学家正在研究温室气体CO2的转化和利用。

（1）海洋是地球上碳元素的最大“吸收池”

①溶于海水中的CO2主要以四种无机碳形式存在，分别为CO2、H2CO3、CO32-和_________(填离子符号)。

②在海洋中，可通过如图所示的途径来固碳。则发生光合作用时，CO2与H2O反应生成(CH2O)x和O2的化学方程式为__________________。

（2）有科学家提出可利用FeO来吸收CO2，已知：

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

3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)　　　 △H=+18.7 kJ·mol-1

则6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s)　　 △H=_____kJ·mol-1。

（3）以CO2为原料可制备甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，向一恒容密闭容器中充入1moCO2(g)和3molH2(g)，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。

①若A点的正反应速率用v正(CO2)来表示，A点的逆反应速率用v逆(CO2)来表示，则v正(CO2)_______(填“>”“ <”或“=”)v逆(CO2)。

②0～3min内，氢气的平均反应速率v(H2)_______________。

（4）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2 H2O(g)，△H。向一密闭容积正充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时测得c(CO2)= 0.2 mol·L-1，c(H2) =0.8 mol·L-1，c(H2O)=1.6mol·L-1。则该温度下上述反应的平衡常数K= ________。若200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H_____(填“＞’’或“<”)O。

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为了实现“将全球温度上升控制在2℃以内”，科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）下列说法正确的是__________(填序号)。

A. CH4与CO2分子均为含有极性共价键的非极性分子　　　 B. 第一电离能：O>N>C

C. 沸点高低：CH4>SnH4>GeH4>SiH4　　　　　　 D. CH离子的空间构型为平面正三角形

（2）CH4和CO2在Ni催化作用下反应可获得化工原料CO和H2。

①Ni基态原子核外电子排布式为__________。

②与CO互为等电子体的阴离子的电子式为__________，Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有σ键的数目为__________。

（3）CH4和CO2在含有钛氧化物的某种催化剂作用下，可直接转化为CH3COOH。

①CH3COOH中C原子轨道杂化类型为__________；

②钛氧化物晶胞结构如图所示，写出其化学式：__________。

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为了实现“将全球温度上升幅度控制在以内”的目标，科学家正在研究温室气体的转化和利用。

海洋是地球上碳元素的最大“吸收池”。在海洋中，可通过如图所示的途径来固碳。发生光合作用时，与反应生成和的化学方程式为________。

在一定温度和催化剂作用下，与可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向。

在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示，则该反应的最佳温度应控制在________左右。

该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜，难溶物。将溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为________。

有科学家提出可利用来吸收，已知：

则________。

往2L恒容密闭容器中充入和，一定条件下发生反应：。在不同催化剂作用下，相同时间内的转化率随温度变化如下图所示图中c点的转化率为，即转化了。

催化剂效果最佳的是________填“催化剂Ⅰ”“催化剂Ⅱ”或“催化剂Ⅲ”。

点正________填“”“”或“”逆。

若此反应在a点时已达到平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是________。

点时该反应的平衡常数________。

直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以和为原料制备HCOOH和的原理示意图。电极b表面的电极反应式为________。

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CO2是目前最主要的温室气体，减小CO2的排放并用来制造有价值的化学用品是目前的研究目标。

（1）利用CO2与CH4生产合成气(CO、H2)：

已知：CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　　 ΔH=－890.3 KJ·mol－1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　 ΔH=+2.8 KJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　　 ΔH=－566.0 KJ·mol－1

反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH= ____________。

②250℃时，以镍合金为催化剂，向体积为4 L的密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，开始发生如下反应：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。经过一段时间达到平衡，平衡体系中各组分体积分数(某一成分物质的量占总气体物质的量的百分数)如下表：

此温度下该反应的平衡常数K=________________。

（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300℃时，乙酸的生成速率减小的可能原因是____________________。

（3） 如以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为_____________________。

（4）将2mol CO2和6molH2容积相同而温度不同的Ⅰ、Ⅱ两个恒容密闭容器中开始发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图1所示。

①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ_______KⅡ(填“>”“=”或“<”)，可知该 反应是一个_______(填“放热”或“吸热”)反应。

②下列事实说明该反应已达到平衡状态的是_________________：

A．容器内气体压强保持不变

B．容器内气体的密度保持不变

C．CO2的体积分数保持不变

D．CO2的消耗速率与CH3OH的生成速率相等

E．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变

（5）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如上图2所示。在0～15小时内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为_____________(填序号)。

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为解决“温室效应”日趋严重的问题，科学家们不断探索CO2的捕获与资源化处理方案，利用CH4捕获CO2并转化为CO和H2混合燃料的研究成果已经“浮出水面”。

已知：①CH4(g)十H2O(g)=CO(g)+3H2(g)　　 △H1=+206.4kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　　 △H2=-41.2kJ/mol

T1℃时，在2L恒容密闭容器中加入2molCH4和1molCO2，并测得该研究成果实验数据如下：

请回答下列问题：

(1)该研究成果的热化学方程式③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　 △H=__。

(2)30s时CH4的转化率为__，20~40s，v(H2)=__。

(3)T2℃时，该反应的化学平衡常数为1.5，则T2__T1(填“>”“=”或“<”。)

(4)T1℃时反应③达到平衡的标志为__。

A．容器内气体密度不变

B．体系压强恒定

C．CO和H2的体积分数相等且保持不变

D．2v(CO)逆=v(CH4)正

(5)上述反应③达到平衡后，其他条件不变，在70s时再加入2molCH4和1molCO2，此刻平衡的移动方向为__(填“不移动”“正向”或“逆向")，重新达到平衡后，CO2的总转化率比原平衡__(填“大”“小”或“相等”)。

(6)由图可知反应在t1、t2、t3时都达到了平衡，而在t2、t4、t8时都改变了条件，试判断t2时改变的条件可能是__。若t4时降低温度，t5时达到平衡，t6时增大了反应物浓度，请补t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线___。

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随着石油资源的日益枯竭，天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一，并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题：

（1）已知：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　 △H1=+205.9 kJ·mol－1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　 △H2=－41.2 kJ·mol－1

CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　　 △H

该催化重整反应的△H=______kJ·mol－1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_____。

（2）向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2mol CO2进行催化重整反应，不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。

已知b>a>c，则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L－2)

（3）实验硏究表明，载体对催化剂性能起着极为重要的作用，在压强0.03MPa，温度750℃条件下，载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表：

由上表判断，应选择载体为_______(填化学式)，理由是________。

（4）现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器，均充入2mol CH4(g)和2 molCO2(g)进行反应，三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm，在其他条件相同的情况下，反应均进行到tmin时，CO2的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。

（5）利用合成气为原料合成甲醇，其反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示：

该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n=____(取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%，则组别1平衡时的v正=______(保留1位小数)。

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