(11分）二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。（1）科学家提出由CO2制...

(11分）二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。

①若“重整系统”发生的反应中=6，则FexOy的化学式为______________。

②“热分解系统”中每分解l mol FexOy，转移电子的物质的量为________。

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g）+3H2(g）=CH3OH(g）+H2O(g）　 △H1=-53.7kJ·mol-1

CH3OCH3(g）+H2O(g）=2CH3OH　 △H2=+23.4kJ·mol-1

则2CO2(g）+6H2(g）CH3OCH3(g）+3H2O(g） △H3=　　　 kJ·mol-1

①一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____(填代号）。

a．逆反应速率先增大后减小　　　　

b．H2的转化率增大

c．反应物的体积百分含量减小　　　

d．容器中的值变小

②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如下图所示。

T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率=____　 　　 __；KA、KB、KC三者之间的大小关系为_______ _______。

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二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向。CO2可转化成有机物实现碳循环。在 2 L 的恒温恒容密闭容器中，充入 2molCO2 和 6molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，测得 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图：

(1)从 3 min 到 15min，υ(H2)=____mol•L－1•min－1；

(2)能说明上述反应达到平衡状态的是_____填编号)。

A. 反应中 CO2 与 CH3OH 的物质的量浓度之比为 1∶1(即图中交叉点)

B. 混合气体的压强不随时间的变化而变化

C. 单位时间内生成 1mol H2，同时生成 1mol CH3OH

D. 混合气体的平均密度不随时间的变化而变化

(3)平衡时 CO2 的转化率为 _____。

(4)平衡混合气体中 CO2(g)和 H2(g)的物质的量之比是 ______。

(5)第 3 分钟时υ正(CH3OH)______第 15 分钟时υ逆(CH3OH)(填“＞”、“＜” “=”)。

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二氧化碳的捕集、利用是能源领域的一个重要战略方向。

(1)在一定温度下的恒容密闭容器中，发生下列反应：CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g) +H2O(g) ΔH<0。下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_____(填字母代号)

a．混合气体的压强保持不变　　 b．v正(CH3OH)=3v逆(H2)

c．CO2 的浓度保持不变　　　　 d．1mol CO2 生成的同时有 3mol H-H 键生成

(2)上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内，催化剂中 CuO的质量分数对 CO2 的转化率和 CH3OH的产率影响的实验数据如下表所示：

由表可知，CuO的质量分数为_____催化效果最佳。

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低碳经济成为人们一种新的生活理念。二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。请你结合所学知识回答:

（1）①用CO2催化加氢可制取乙烯:CO2(g)+3H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)，若该反应体系的能量随反应过程变化关系如图所示， 则该反应的ΔH =___________________(用含a、b的式子表示)。

已知:几种化学键的键能如表所示，实验测得上述反应的ΔH=-152 kJ·mol-1，则表中的x=__________。

②以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如图所示。则N电极上的电极反应式为__________；该电解池中所发生的总反应的化学方程式为__________。

（2）用CO2催化加氢制取二甲醚的反应如下:

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 ΔH=-122.5 kJ·mol-1。某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。

T1__________ (填“<”、“=”或“>”)T2，判断理由是__________。

T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，经过5 min反应达到平衡，则0~5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=___________。

③一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是__________。(填标号)

A．逆反应速率先增大后减小

B．容器中的比值减小

C．H2的转化率增大

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二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s) + 2NO(g) N2(g) + CO2(g)　　 ΔH,在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

①根据图表数据分析T1℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v（N2）=　　　　　　　 mol·L－1·min－1；计算该反应的平衡常数K=　　　　　　　　 。

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是　　　　　　 （填字母代号）。

A．加入合适的催化剂　　　　 B．适当缩小容器的体积

C．通入一定量的NO　　　　 D．加入一定量的活性炭

③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3，则达到新平衡时NO的转化率　　　　　　　　 （填“升高”或“降低”），ΔH　　　　　　 0（填“>”或“<”）.

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H1＝－49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　　 △H2＝－24.5 kJ·mol－1

写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式　　　　　　　　 。

（3）二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的负极反应式为：

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究热点。

（1）在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如右图所示。总反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。已知298K和101KPa条件下：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l)　 △H＝－a kJ·mol－1；

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　 △H＝－b kJ·mol－1；

CH3OH(g)＝CH3OH(l)　　 △H＝－c kJ·mol－1，

则CH3OH(l)的标准燃烧热△H＝___________________。

（3）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃，合成乙烯反应为

2CO2 (g)+ 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g)　 △H<0

在恒容密闭容器中充入2 mol CO2和n mol H2，在一定条件下发生反应，CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①平衡常数KA　　　　　　　　　　 KB

②T K时，某密闭容器发生上述反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

20~30 min间只改变了某一条件，根据上表中的数据判断改变的条件可能是

A．通入一定量H2　　　　　　　　 B．通入一定量CH2=CH2

C．加入合适催化剂　　　　　　　 D．缩小容器体积

画出CH2=CH2的浓度随反应时间的变化曲线。

（4）在催化剂M的作用下，CO2和H2同时发生下列两个反应

A．2CO2 (g)+　 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g)　　 △H< 0

B．2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　　 △H< 0

上图是乙烯在相同时间内，不同温度下的产率，则高于460℃时乙烯产率降低的原因不可能是

A．催化剂M的活性降低　　　　　　　　　　　 B．A反应的平衡常数变大

C．生成甲醚的量增加　　　　　　　　　　　　 D．B反应的活化能增大

（5）Na2CO3溶液也通常用来捕获CO2。常温下，H2CO3的第一步、第二步电离常数分别约为Ka1=4×10-7 ，Ka2=5×10-11，则0.5mol·L－1的Na2CO3溶液的pH等于　　　　　　　　　　 （不考虑第二步水解和H2O的电离）

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科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是　 (　　 )

A. 自然界硅的贮量丰富

B. 自然界中存在大量单质硅

C. 二氧化硅被用于制作计算机芯片

D. 光导纤维的主要成分是Si

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科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法中正确的是　 (　　 )

A．自然界硅的贮量丰富

B．自然界中存在大量单质硅

C．二氧化硅被用于制作计算机芯片

D．光导纤维的主要成分是Si

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能源是当今社会发展的三大支柱之一。有专家提出：如果能够利用太阳能使燃料燃烧产物，如 CO2、H2O、N2 等重新组合（如图），可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为（ ）

A.化学能 B.热能 C.生物能 D.电能

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