研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物负载...

[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

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[2017新课标Ⅲ]研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

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[2017新课标Ⅲ]研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

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研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。下列关于该反应的说法中错误的是（　　 ）

A.CO2和Mn都属于金属晶体

B.CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式相同

C.该反应利用了H2的还原性

D.干冰晶体中每个CO2分子周围有12个紧邻分子

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研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

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研究发现，在低压合成甲醇反应（)中，氧化物负载的氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）和分子中原子的杂化形式分别为__________和__________。

（2）在低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为____，原因是_____。

（3）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，中的化学键除了键外，还存在__________。

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研究CO2、CO的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义，CO2、CO都可用于合成甲醇。

（1）CO2用于合成甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H

①该反应的平衡常数表达式为K=　　　　　　　　 　　 。

②取一定体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比为1∶3），加入恒容密闭容器中发生上述反应，反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图所示，则该反应的ΔH　　　　 0（填“>”、“<”或“＝”）。

③科学家现正研发的以实现CO2转化为甲醇在常温常压下进行的装置如图所示，写出甲槽的电极反应式______________。

（2）CO用于合成甲醇的热化学方程式为：CO(g）+2H2(g）CH3OH(g） △H，在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，将a mol CO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生下面反应2生成甲醇，下列图像正确且说明可逆反应达到平衡状态的是　　　　　　 。（填序号）

（3）以CH4和H2O为原料，也可通过下列反应1和反应2来制备甲醇。

反应1：CH4（g）＋ H2O（g） CO（g）＋ 3H2（g） ΔH＝ + 206.0 kJ·mol－1

反应2：CO（g）＋ 2H2（g） CH3OH（g） ΔH＝－129.0 kJ·mol－1

①CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为__________________。

②已知：在700 ℃，1 MPa时，1 mol CH4与1 mol H2O在1 L密闭容器中发生反应1，6min达到平衡(如图)，此时CH4的转化率为________________。根据右图分析，由第一次平衡到第二次平衡，平衡向__________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)，采取的措施可能是_____________________。

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CO2催化加氢制取甲醇的研究，对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下：

反应ⅰ：CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(g) + H2O(g)　　　 ∆H1 =﹣58 kJ· mol-1

反应ⅱ：CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g)　　　 ∆H2 = +42 kJ· mol-1

下列说法不正确的是

A.增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率

B.增大压强，有利于向生成甲醇的方向进行，反应ⅰ的平衡常数增大

C.升高温度，生成甲醇的速率加快，反应ⅱ的限度同时增加

D.选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比率

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反应CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）使用不同催化剂的调控中，研究人员发现，一定条件下，Pt 单原子催化剂有着高达 90.3%的甲醇选择性。反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用*表示，TS 表示过渡态。

下列说法正确的是

A.该反应的△H＞0

B.经历 TS1，CO2共价键发生断裂，且生成羧基

C.能垒（活化能）为 1.48ev 的反应为 HCOOH*（g）+2H2（g）=H2COOH*（g）+H2（g）

D.如果换用铜系催化剂，所得反应历程与上图相同

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CO2催化加氢制取甲醇、乙醇等低碳醇的研究，对于环境问题和能源问题都具有非常重要的意义。已知一定条件下的如下反应：

CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)　　 ∆H =－49.0 kJ· mol-1

2CO2(g) + 6H2(g) CH3CH2OH(g) + 3H2O(g)　　 ∆H=－173.6 kJ· mol-1

下列说法不正确的是

A.CH3OH(g) + CO2(g) + 3H2(g) CH3CH2OH(g) + 2H2O(g)　　 ∆H＜0

B.增大压强，有利于反应向生成低碳醇的方向移动，平衡常数增大

C.升高温度，可以加快生成低碳醇的速率，但反应限度降低

D.增大氢气浓度可以提高二氧化碳的转化率

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