综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。（1） H2 和CO合成甲醇反应为：CO（g...

综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。

（1） H2 和CO合成甲醇反应为：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）（正反应是放热反应）。在恒温，体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H2，10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH3OH（g）。则达到平衡时CO的浓度为_______；10min内用H2表示的化学反应速率为_______；若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率，可采取的措施有_______（填一种合理的措施）。

（2） 二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)+Q。

①该反应的平衡常数表达式为K=________。②在恒容密闭容器中使CO2和H2（物质的量之比为1∶3）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的关系如下图所示，则Q_________0（填“大于”或“小于”）

（3） 如下图所示，利用缺铁氧化物[如Fe0.9O]可实现CO2的综合利用。请说明该转化的2个优点_____________。若用1 mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成________mol C(碳)。

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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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研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO2和H2可直接合成甲醇，向一密闭容器中充入CO2和H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 ΔH

①保持温度、体积一定，能说明上述反应达到平衡状态的是____。

A．容器内压强不变　　　　　　　　 B．3v正(CH3OH)= v正(H2)

C．容器内气体的密度不变　　　　 D．CO2与H2O的物质的量之比保持不变

②测得不同温度时CH3OH的物质的量随时间的变化如图1所示，则ΔH____0（填“>”或“<”）。

（2）工业生产中需对空气中的CO进行监测。

①PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。当空气中含CO时，溶液中会产生黑色的Pd沉淀。若反应中有0.02 mol电子转移，则生成Pd沉淀的质量为______。

②使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其模型如图2所示。这种传感器利用了原电池原理，则该电池的负极反应式为______。

（3）某催化剂可将CO2和CH4转化成乙酸。催化剂的催化效率和乙酸的生成速率随温度的变化关系如图3所示。乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是______。

（4）常温下，将一定量的CO2通入石灰乳中充分反应，达平衡后，溶液的pH为11，则c()=____。（已知：Ksp[Ca(OH)2]=5.6×10−6，Ksp(CaCO3) =2.8×10−9）

（5）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。图4是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是____（填“a→b”或“b→a”）。

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研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）在一定条件下将CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的相关反应有：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H1=+41kJ/mol

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　　 △H2=-90kJ/mol

则由CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为_________________。

（2）在一定温度下，向2L固定容积的密闭容器中通入2molCO2、3molH2，发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　 △H3<0。测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。

A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

B.体系中n(CO2)/n(H2)=1：1，且保持不变

C.混合气体的密度不随时间变化

D.单位时间内有n molH-H键断裂，同时又n mol O-H键生成

②下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_________。

A.升高温度　　　　　　　　　　　　 B.恒温恒容充入He(g)

C.使用高效催化剂　　　　　　　　　　 D.恒温恒容下，再充入2molCO2、3molH2

③计算该温度下此反应的平衡常数K=_____(L/mol)2；若使K的值变为1，则应采取的措施是_______。

A.增大压强　　　 B.恒压加入一定量H2　　 C.降低温度　　　 D.升高温度

（3）捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol/LNa2CO3溶液完全捕捉224mL（已换算为标准状况，溶液体积变化忽略不计）CO2气体，所得溶液中：

①c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=_________mol/L（填数字）。

②c(HCO3-)+2c(CO32-)=____________（用相关离子浓度表示）。

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固定利用CO2对减少温室气体排放意义重大。CO2加氢合成甲醇是CO2综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH<0

（1）测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。

①下列措施能使CO2的转化率提高的是____（填序号）。

A．增大压强　　　 B．升高温度　　 C．增大H2投料比　　 D．用更高效的催化剂

②在220℃、5.0MPa时，CO2、H2的转化率之比为___________。

③将温度从220℃降低至160℃，压强从5.0MPa减小至3.0MPa，化学反应速率将_____（填“增大”“减小”或“不变”下同），CO2的转化率将_____。

④200℃时,将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%,，则此温度下该反应的平衡常数表达式K=_____________（只用数字填，不必计算出结果）。

（2）若H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为-285.8kJ·mol﹣1和-726.5kJ·mol﹣1，则由CO2和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为________________________________。

（3）甲醇电解法制氢气比电解水法制氢气的氢的利用率更高、电解电压更低。电解装置如图。

电源的正极为_____（填序号a或b)。其中阳极的电极反应式为_________________；标况下，每消耗1mol甲醇则生成H2的体积为____。

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（14分）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。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，发生的主反应如下：

① CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　　　　　 △H1

② CO2(g) + 3H2(g)CH3OH（g）+ H2O(g)　　　 △H2

③ CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)　　　　　　 △H3

回答下列问题：

（1）已知

则△H1=　　　　　　 kJ.mol-1

（2）图1中能正确表现反应①的平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　 　　　　　 （填曲线标记字母），判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而　　　　　　 （填“增大”或“减小”）原因是　　　　　　　　　　　　　 。

图2中的压强由大到小为　　　　　　　　 ，判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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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：

① CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH1 ＝－99kJ·mol－1

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　　　　 ΔH3

（1）CO2的电子式是________________。

（2）ΔH3＝______kJ·mol－1，②反应正向的熵变ΔS______0(填“＞”“＜”或“＝”)。

（3）在容积为2 L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。

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

②图示的温度T1______T2（填写“>”、“<”或“=”）

（4）T1温度时，将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L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%，此时容器内的压强与起始压强之比为________；反应②在该温度达到平衡时，其平衡常数的数值为_______。

（5）若反应②在原电池条件下实现，请写出酸性条件下惰性电极上由CO2生成CH3OH的电极反应式：____________________,该电极为原电池的_______极。

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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：

① CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH1 ＝－99kJ·mol－1

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　　　　 ΔH3

（1）CO2的电子式是________________。

（2）ΔH3＝______kJ·mol－1，②反应正向的熵变ΔS______0(填“＞”“＜”或“＝”)。

（3）在容积为2 L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。

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

②图示的温度T1______T2（填写“>”、“<”或“=”）

（4）T1温度时，将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L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%，此时容器内的压强与起始压强之比为________；反应②在该温度达到平衡时，其平衡常数的数值为_______。

（5）若反应②在原电池条件下实现，请写出酸性条件下惰性电极上由CO2生成CH3OH的电极反应式：____________________,该电极为原电池的_______极。

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甲醇可采用多种方法制备，其用途广泛，是重要的化工原料。

Ⅰ．利用合成气（CO、CO2、H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生反应如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)

（1）反应①过程中能量变化如下图所示，下列说法正确的是______________(填选项标号)。

A．①反应的△H=逆反应活化能-正反应活化能

B．把1molCO(g)和2molH2(g)充入密闭容器中充分反应，达平衡时放出的热量为91kJ

C．从图中信息可知加入催化剂能改变反应历程和热效应

D．相同条件下，CO(g)和H2(g)反应生成1mol液态CH3OH放出的热量大于91kJ

（2） 现利用①和②两个反应合成CH3OH， 已知CO可使反应的催化剂寿命下降。

若氢碳比表示为f= [(n(H2)-n(CO2)]/[(n(CO)-n(CO2)],则理论上f=______________时，原料气的利用率最高。但生产中往往采用略高于该值的氢碳比，理由是：______________________________。

Ⅱ．甲醇可用于制取甲酸甲酯，其反应方程式为：CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) △H<0。科研人员的部分研究结果如下：

（3）从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”图和生产成本角度分析，工业制取甲酸甲酯应选择的最佳压强是______________________(填“3.5×106 Pa”“4.0×106 Pa”或“5.0×106 Pa”)。

（4）实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是_______________________________________。

Ⅲ．甲醇还可以用于合成二甲醚，发生的反应为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

己知该反应在某温度下的平衡常数为900,此温度下，在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分浓度如下：

（5）比较此时正、逆反应速率的大小： v正___________v逆 (填“>“<”或“=”)。

（6） 若加入CH3OH后，经6min反应达到平衡，则该时间内平均反应速率v (CH3OH) =___________mol/ (L·min)。

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

①CO(g)+2H2 (g)CH3OH(g)　　 △H1；

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

③CO2 (g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 △H==+41k J/ mol。

回答下列问题：

(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下表：

则x=___________。

(2)合成气组成n(H2)/n(CO+ CO2)=2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图甲所示。α(CO)值随温度升高而___________(填“增大”或“减小”)，其原因是_____；图中的压强由大到小为___________，其判断理由是_____________。

(3)若将1mol CO2和2molH2充入容积为2L的恒容密闭容器中，在两种不同温度下发生反应②。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K1___________KⅡ(填“＞”“=”或“＜”)。

②一定温度下，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________(填序号)。

a.容器中压强不变　　　　　 b.甲醇和水蒸气的体积比保持不变

c.v正(H2)=3v逆(CH3OH)　　 d.2个C=0断裂的同时有6个H－H断裂

③若5min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，则用CO2表示的平均反应速率为____，该温度下的平衡常数为___________；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是___________。(填序号)。

a.缩小反应容器的容积　　　 b.使用合适的催化剂

c.充入He　　　　　　　　　　 d.按原比例再充入CO2和H2

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