中国科学院大连化学物理研究所团队在有机功能基团修饰的纳米反应器中引入Ru纳米粒子实现了通过...

2017年5月4日《光明日报》报道称，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。其转化过程如图所示。

下列说法正确的是(　　)

A. 反应①的产物中含有水

B. 反应②为化合反应

C. 所制得汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物

D. 这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气不含氮氧化物

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中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，如图所示，甲烷在催化作用下脱氢，在不同温度下分别形成、、等自由基，在气相中经自由基：CH2偶联反应生成乙烯(该反应过程可逆)

(1)已知相关物质的燃烧热如表所示，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式__________。

(2)现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式为C2H4O，不含双键)该反应符合最理想的原子经济，则反应产物是__________(填结构简式)

(3)在400℃时，向初始体积为1L的恒压密闭反应器中充入1molCH4，发生(1)中反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为25.0%。则：

①在该温度下，其平衡常数KC＝__________。

②若向该反应器中通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)，则C2H4的产率__________。(填“增大”“减小”“不变”或“无法确定”)，理由是__________。

③若反应器的体积固定，不同压强下可得变化如图所示，则压强p1与p2的大小关系是__________。

(4)实际制备C2H4时，通常存在副反应2CH4(g)C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图所示。在温度高于600℃时，有可能得到一种较多的双碳有机副产物的名称是__________。

(5)C2H4、C2H6常常作为燃料电池的原料，请写出C2H4在NaOH溶液中做燃料电池的负极的电极反应方程式__________。

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2014年中科院大连化物所包信和团队研究甲烷高效转化获重大突破。催化原理如图所示，该研究彻底摒弃了高耗能的合成气制备过程，大大缩短了工艺路线，反应过程本身实现了二氧化碳的零排放，碳原子利用效率达到100%。关于该反应的下列说法错误的是

A. 催化剂降低了反应的活化能　　 B. CH4→CH3+H的过程需要吸收能量

C. 该反应符合绿色化学原理　　 D. CH3 是稳定结构

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化学变化中的能量转换对于生产具有重大意义和研究价值。回答下列问题：

（l）中科院大连化学物理研究所的科研人员在新型纳米催化剂Na-Fe3O4和HMCM-22的表面将CO2转化为烷烃，其过程如图。

①过程Ⅰ能量__（填“释放”或“吸收”。

②已知：CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)　　 △H═+41kJ•mol-1：

2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)　　 △H═-128kJ•mol-1：

3CO2(g)+9H2(g)═C3H6(g)+6H2O(g)　　 △H═+157.5kJ•mol-l

C2H4(g)+C3H6(g)+H2(g)═C5H12(异戊烷，g)　　 △H=+267.6kJ•mol-1。

则5CO(g)+11H2(g)═C5H12(异戊烷，g)+5H2O(g)△H=__kJ•mol-1。

（2）一种铜版画雕刻用的酸性蚀刻液的有效成份是CuCl2，蚀刻反应为：Cu2++Cu+6Cl-═2CuCl32-。工业上用电解法将CuCl32-转化为Cu2+，使蚀刻液再生并回收金属Cu。装置如图（电极不参与反应）。

①再生的CuCl2蚀刻液为流出液__（填“a”或“b”）。

②写出N极的电极反应：__。

③装置中使用___离子交换膜（填“阳”或“阴”）。若电解池工作前，阴极室和阳极室中电解液质量相等，当转移0.1mol电子，流出液未流出时，两侧电解液的质量差为__g。

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(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)　　 ΔH1 = －aKJ/mol

C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)　　 ΔH2= －bKJ/mol

试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式_________________________________。

(2)利用CO2及H2为原料，在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下，也可合成CH3OH，涉及的反应有：

甲：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　　　　　 △H= — 53.7kJ·mol-1　　 平衡常数K1

乙：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　　　　　　　　 △H= + 41.2kJ·mol-1　　 平衡常数K2

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=______(用含K1、K2的表达式表示)，该反应△H_____0(填“大于”或“小于”)。

②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有___________(填写两项)。

③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样，具有高度的选择性。下列四组实验，控制CO2和H2初始投料比均为1：2.2，经过相同反应时间(t1min)。

由表格中的数据可知，相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响，根据上表所给数据结合反应原理，所得最优选项为___________(填字母符号)。

(3)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，分别都充入1molCO和2molH2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。下图为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图，其中有一个容器反应一定达到平衡状态。

①0～5min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为_________________。

②三个容器中一定达到平衡状态的是容器________(填写容器代号)。

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中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是

A. C3N4中C的化合价为−4

B. 反应的两个阶段均为吸热过程

C. 阶段Ⅱ中，H2O2既是氧化剂，又是还原剂

D. 通过该反应，实现了化学能向太阳能的转化

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中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是

A. C3N4中C的化合价为−4

B. 反应的两个阶段均为吸热过程

C. 阶段Ⅱ中，H2O2既是氧化剂，又是还原剂

D. 通过该反应，实现了化学能向太阳能的转化

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2005年的诺贝尔化学奖颁给在烯烃复分解反应研究方面做出突出贡献的化学家。烯烃复分解是指在催化条件下实现C=C双键断裂两边基团换位的反应。如图表示两个丙烯分子进行烯烃换位，生成两个新的烯烃分子：2—丁烯和乙烯。

现以丙烯为原料，可以分别合成重要的化工原料I和G，I和G在不同条件下反应可生成多种化工产品，如环酯J；

（1）G的结构简式：______________________；

（2）反应②的化学方程式是___________________________________________；

（3）反应④中C与HCl气体在一定条件只发生加成反应，反应④和⑤不能调换的原因是___________________________________，E的结构简式：_____________________；

（4）反应⑨的化学方程式：___________________________________________________。

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（11分）2005年的诺贝尔化学奖颁给了3位在烯烃复分解反应研究方面做出突出贡献的化学家。烯烃复分解反应实际上是在金属烯烃络合物的催化下实现C=C双键两边基团换位的反应。如下图表示了两个丙烯分子进行烯烃换位，生成两个新的烯烃分子——丁烯和乙烯。

现以石油裂解得到的丙烯为原料，经过下列反应可以分别合成重要的化工原料I和G。I和G在不同条件下反应可生成多种化工产品，如环酯J。

请按要求填空：

（1）写出下列反应的反应类型：①：_________，⑥：__________，⑧：_____________

（2）反应②的化学方程式是___________________________________________。

（3）反应④、⑤中有一反应是与HCl加成，该反应是________（填反应编号），设计这一步反应的目的是________，物质E的结构简式是_______________。

（4）反应⑩的化学方程式是___________________________________________。

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（11分）2005年的诺贝尔化学奖颁给了3位在烯烃复分解反应研究方面做出突出贡献的化学家。烯烃复分解反应实际上是在金属烯烃络合物的催化下实现C=C双键两边基团换位的反应。如下图表示了两个丙烯分子进行烯烃换位，生成两个新的烯烃分子——丁烯和乙烯。

现以石油裂解得到的丙烯为原料，经过下列反应可以分别合成重要的化工原料I和G。I和G在不同条件下反应可生成多种化工产品，如环酯J。

请按要求填空：

（1）写出下列反应的反应类型：①：_________，⑥：__________，⑧：_____________

（2）反应②的化学方程式是___________________________________________。

（3）反应④、⑤中有一反应是与HCl加成，该反应是________（填反应编号），设计这一步反应的目的是________，物质E的结构简式是_______________。

（4）反应⑩的化学方程式是___________________________________________。

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