Ⅰ.CO2的转化一直是全球研究的热点，其中将CO2和H2合成甲醇及二甲醚 (CH3OCH3...

CO2的转化一直是全球研究的热点，其中将CO2和H2合成甲醇及二甲醚具备相对成熟的技术。工业生产中，有以下相关反应(热效应都是在25 ℃，1.01×105Pa下测定)：

①CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH(l) ＋ H2O(l)　 ΔH ＝－49.01 kJ·mol－1

②2CH3OH(l) CH3OCH3(g) ＋ H2O(l)　 ΔH ＝－24.52 kJ·mol－1

③CO(g) ＋ H2O(l) CO2(g) ＋ H2(g)　 ΔH ＝ －41.17 kJ·mol－1

(1)工业上用CO2和H2合成二甲醚的热化学方程式为_____________________________________。

(2)反应①的平衡常数表达式K＝____________。

(3)在一常温恒容的密闭容器中，放入一定量的甲醇发生如②式化学反应并建立平衡，以下说法正确并可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的是__________(填字母)。

A．容器内气体相对分子质量保持不变

B. 容器内气体压强不变

C．相同时间内消耗甲醇的量是消耗二甲醚的两倍

D．甲醇和二甲醚物质的量相等

(4)在三个体积相同的密闭容器中加入相同物质的量的CO和H2O，在不同温度下发生反应③，经过相同时间后测得容器中的CO物质的量与温度的关系如下图：

Ⅰ.A、C两点的速率大小v(A)________(填“大于”“小于”“等于”或“无法判断”)v(C)。

Ⅱ.请解释曲线中CO的物质的量先减小后增大的原因______________________________________________。

(5)一定量的CO2和H2在一密闭容器中发生反应①，下图是容器内CO2的百分含量随着外界条件改变的变化曲线图，请补充完整(t1时刻升温；t2时刻添加催化剂)。__________________

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Ⅰ.CO2的转化一直是全球研究的热点，其中将CO2和H2合成甲醇及二甲醚 (CH3OCH3)具备相对成熟的技术。工业生产中，有以下相关反应

①CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(l) + H2O(l)　　 △H < 0

②2 CH3OH(l) CH3OCH3(g) + H2O(l)　　 △H < 0

③CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g)　　 △H < 0

（1）在一常温恒容的密闭容器中，放入一定量的甲醇如②式建立平衡，以下说法正确并可以作为该反应达到平衡状态的判断依据为________。

A．容器内气体相对分子质量保持不变

B．容器内气体压强不变

C．相同时间内消耗甲醇的量是消耗二甲醚的两倍；

D．甲醇和二甲醚物质的量相等

（2）在三个体积相同的密闭容器A,B,C中加入相同物质的量的CO和H2O在不同温度下发生反应③，经过相同时间后测得容器中的CO物质的量与温度的关系如下图：

① A、B两点的速率大小v(A)___v(B)（填“大于”、“小于”、“等于”、“无法判断”）

② 请解释曲线中CO的物质的量先减小后增大的原因________________________。

（3）一定量的CO2和H2在一密闭容器中发生反应①，下左图是容器内CO2的百分含量随着外界条件改变的变化曲线图，请补充完整。（t1时刻升温；t2时刻加催化剂）______

Ⅱ.SO2的尾气处理通常用电化学处理法

（4）①如上右图所示，Pt(Ⅱ)电极的反应式为__________________；

②当电路中转移0.02mole－时(较浓H2SO4尚未排出)，交换膜左侧溶液中约增加_____mol离子。

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二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。

（1）CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等。已知：

甲醇合成反应：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ·mol-1

二甲醚合成反应：2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-24.5kJ·mol-1

则由H2和CO2制备二甲醚2CO2（g）+6H2（g）=CH3OCH3（g）+3H2O（g）的△H____kJ·Mol-1

（2）甲醇是一种可再生的清洁能源，具有开发和应用的广阔前景。

已知：25℃，1.01×105Pa时，1.6g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出36.29kJ的热量，写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式________________________________。

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理，在硝化细菌的作用下，将NH4+氧化为NO3-（2NH4++3O2=2HNO2+2H2O+2H+；2HNO2+O2=2HNO3）。然后加入甲醇，甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体。

①上述方法中，1.0g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧气的质量为_______g。

②写出加入甲醇后反应的离子方程式：_______________________________________。

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CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2)，还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯烃等燃料产品。

I.制合成气

科学家提出制备：“合成气”反应历程分两步：

反应①: CH4(g)⇌C(ads)+2H2(g) (慢反应)

反应②:C(ads)+CO2(g)⇌2CO(g)　　 (快反应)

上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如下图：

(1) CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为____。 能量变化图中：E5+E1_______E4+ E2(填“>” 、 “<　　 ” 或 “= ”)。

II.甲醇合成

在某 CO 催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：

i. CO2(g) + 3 H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1< 0

ii.CO2(g) + H2(g)⇌CO (g)+H2O(g)　　　　　 △H2>0

iii . CO(g)+2H2( g)⇌CH3OH(g) (g)　　 △H3< 0

(2)5MPa 时，往某密闭容器中按投料比n(H2) :n ( CO2) =3:1 充入H2和CO2。反应达到平衡时， 测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。

①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大， 原因是_____。

②250°C时，反应 i i 的平衡常数____1(填“> ”“< ”或“=”)

③下列措施中，无法提高甲醇产率的是____(填标号)。

A．加入适量CO　　 B．增大压强　　　　 C．循环利用原料气　　　　 D．升高温度

④在下图中画出n(H2)/ n(CO2)随温度变化趋势图_____。

(3)反应i可能的反应历程如下图所示。

注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母，单位：eV)。其中TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒，反应历程中，生成甲醇的决速步骤的反应方程式为__。

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CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”（CO、H2），还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯烃等燃料产品。

I．制合成气

科学家提出制备“合成气”反应历程分两步：

反应①：CH4（g）C（ads）+2H2 （g）　 （慢反应）

反应②：C（ads）+ CO2（g）2CO（g）　 （快反应）

上述反应中C（ads）为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：

（1）CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为_________。能量变化图中：E5+E1_________E4+E2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

II．脱水制醚

利用“合成气”合成甲醇后，甲醇脱水制得二甲醚的反应为：

2CH3OH（g）CH3OCH3（g） + H2O（g）　 ΔH，其速率方程式为：v正= k正·c2（CH3OH），v逆=k逆·c（CH3OCH3）·c（H2O），k正、k逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料，上述反应平衡状态下存在计算式：lnKc = −2.205+（Kc为化学平衡常数；T 为热力学温度，单位为K）。

（2）反应达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数_________ k逆增大的倍数（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）某温度下（该反应平衡常数Kc为200），在密闭容器中加入一定量 CH3OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

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

（4）500K下，在密闭容器中加入一定量甲醇 CH3OH，反应到达平衡状态时，体系中CH3OCH3（g）的物质的量分数为_________（填标号）。

A ＜　　　　　　　 B 　　　　　　 C ＞　　　　　 D 无法确定

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CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题。可利用CH4与CO2制备合成气(CO、H2)，还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯经等燃料产品。

I.科学家提出制备“合成气”反应历程分两步：

反应①：CH4(g)⇌C(ads) +2H2(g)　　 (慢反应)

反应②：C(ads) + CO2(g)⇌2CO(g)　 (快反应)

上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：

(1)CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为____________：该反应在高温下可自发正向进行的原因是_________，能量变化图中：E5+E1___E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。

II.利用“合成气”合成申醇后，脱水制得二甲醚。

反应为：2CH3OH(g)⇌CH3OCH3 (g) + H2O(g)　　 △H

经查阅资料，在一定范围内，上述反应化学平衡常数与热力学温度存在如下关系：lnKc=-2.205+。其速率方程为：v正=k正•c2(CH3OH)，v逆=k逆•c(CH3OCH3)•c(H2O)，k正、K逆为速率常数，且影响外因只有温度。

(2)反应达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数________ k逆增大的倍数(填“>”、“<”或“= ”)。

(3)某温度下，Kc=200，在密闭容器中加入一定量CH3OH。反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

此时正、逆反应速率的大小：v正 ____v逆(填“>”、“<”或“=”)。

(4)500K下，在密闭容器中加入一定量甲醇CH3OH，反应到达平衡状态时，体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为_____(埴标号)

A.　　　 B.　 C.　 D.无法确定

Ⅲ.合成低碳烯经

(5)强碱性电催化还原CO2制备乙烯研究取得突破进展，原理如图所示。b极接的是太阳能电池的_______极(已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液)。请写出阴极的电极反应式______。

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（14分）二甲醚（CH₃OCH。）和甲醇（CH₃OH）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的性能。以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

（1）催化反应室B中CO与H₂合成二甲醚的化学方程式为________.

（2）催化反应室A中发生的反应为：

CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）……（I）、CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）……（Ⅱ）催化反应室C中发生的反应为：

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）……（Ⅲ）、CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）……（Ⅳ）

①已知：原子利用率=×100％，试求反应（Ⅳ）的原子利用率为________。

②反应（Ⅳ）的△S ________0（填“>”、“=”或“<”）。

③在压强为5MPa，体积为VL的反应室c中，amol CO与20mol H₂在催化剂作用下发生反应（Ⅲ）生成甲醇，CO的转化率与温度的关系如右图。则该反应的△H________0（填“>”、“=”或“<”）。300℃时该反应的平衡常数K= ________（用含字母的代数式表示）。

（3）我国某科研所提供一种碱性“直接二甲醚燃料电池”。

该燃料电池负极的电极反应式为：

CH₃OCH₃一12e^一+16OH^一=2CO^2-₃+11H₂O。有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫（体积分数为x）废气的方法如下：

①将含SO₂的废气通人电解饱和食盐水所得溶液中，得NaHSO₃溶液；

②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸；

③将盐酸加入NaHSO₃溶液中得SO₂气体回收。

用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气，计算消耗二甲醚的质量。

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开发清洁能源是当今化工研究的一个热点问题。二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　 △H1=-99kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　 △H2=-23.5kJ·mol-1

③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　　 △H3=-41.2kJ·mol-1

（1）催化反应室中的总反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，计算△H=___。反应原料来自煤的气化。已知该反应的平衡常数表达式为K=，每生成1molH2需要吸收131.3kJ的热量。写出该反应的热化学方程式___。

（2）在该条件下，若反应①的起始浓度分别为：c(CO)=0.6mol·L-1，c(H2)=1.4mol·L-1，8min后达到平衡，CO的转化率为50%，则8min内H2的平均反应速率为___。

（3）在t℃时，反应②的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：

此时刻v正___v逆（填“＞”“＜”或“＝”），平衡时c(CH3OCH3)的物质的量浓度是___。

（4）在（1）小题中催化反应室的总反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，CO的平衡转化率a(CO)与温度、压强的关系如图所示，图中X代表___（填“温度”或“压强”），且L1___L2（填“＞”“＜”或“＝”）

（5）在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率（产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率）呈现如图的变化趋势。试解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因：__。

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发展新能源、改善空气质量等一直是化学研究的热点。回答下列问题：

(1)甲醇是可再生的清洁能源，可利用CO2与H2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。该反应历程如图所示。

上述合成甲醇的反应的有机副产物有__________；由于该反应速率较慢，需要加入催化剂使反应速率加快，主要降低下列变化中________(填字母)的能量变化。

A．*CO+*OH→*CO+*H2O　　　　　　　　 B．*CO→*OCH　　

C．*OCH2→*OCH3 D．*OCH3→*CH3OH

(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应，可制合成气，主要反应(I)、(II)的lg KP(KP为以分压表示的平衡常数)与T的关系如图所示。

①反应(I)的△H______0(填“＞”、“＝”或“＜”)；

②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II)，反应5分钟到达图中d点，请计算0～5 min时，CO平均反应速率________；此时CO的转化率为________；已知：反应速率v=v正-v逆=k正·x(CO)·x(H2O)-k逆·x(CO2)·x(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，计算e处的=______；

③c点时，若反应容器中CO浓度为0.1 mol/L，则CO2浓度为________(填数值)。

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CO2等温室气体的排放所带来的温室效应已经对人类的生存环境产生很大影响。CO2的利用也成为人们研究的热点。以CO2和H2为原料合成甲醇技术获得应用。

（1）已知CH3OH (g)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l )　　　 △H1=－363 kJ/mol

2H2(g)+O2(g)===2H2O(1)　　 △H2=－571.6kJ/mol

H2O(1)====H2O(g)　　　 △H3=+44 kJ/ mol

则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应热△H=___________。

（2）该反应常在230~280℃、1.5MPa条件下进行。采用催化剂主要组分为CuO-ZnO-Al2O3。催化剂活性组分为单质铜，因此反应前要通氢气还原。写出得到活性组分的反应的化学方程式：__________________________________________。使用不同催化剂时，该反应反应热△H__________(填“相同”或“不同”)

（3）该反应可以看作以下两个反应的叠加：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，平衡常数K1；

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，平衡常数K2；

则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数K=___________(用含K1、K2的代数式表示)

（4）反应过程中，发现尾气中总会含有一定浓度的CO，为了减少其浓度，可以采取的措施为_________________________________(写一条即可)

（5）为了提高反应速率，采取的措施可以有___________。

A.使用高效催化剂　 B.在较高压强下进行　 C.降低压强　 D.充入高浓度CO2

（6）有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH，其原理如图所示：

则图中A电极接电源___________极。已知B电极为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极反应为______________________。

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