研究CO2转化成有机物实现碳循环对实现社会的可持续发展具有重要的意义。将燃煤废气中的CO2...

研究CO2转化成有机物实现碳循环对实现社会的可持续发展具有重要的意义。将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O（l）。

（1）已知一定压强下，该反应在温度升高时，CH3OCH3(g)的浓度减小，则反应的焓变△H_____0，熵变△S_______0(分别填“>”、“<”、或“=”)。

（2）相同条件下，在体积为2L的密闭容器内选用不同的催化剂，生成物二甲醚CH3OCH3的量随时间变化如图所示。

①图中0-4min内A的反应速率v(CO2)=________。该温度下平衡常数的表达式为________。

②下列有关说法正确的是______(填字母序号)。

A．反应的活化能大小顺序是：Ea(A)<Ea(B)< Ea(C)

B．升高温度能使反应速率加快，是因为活化分子百分数增大

C．单位时间内消耗CO2与生成H2的数目为3:1时，说明反应已经达到平衡

D．增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大

（3）某温度下，在体积可变的密闭容器中，改变起始时各物质的起始投料量，在不同的压强下，平衡时生成物二甲醚CH3OCH3(g)的物质的量如下表所示：

①P1___P2(填“ >”、“<”或“=”)；判断理由为____________________。

②X1=______________。

③P2下，III中CH3OCH3的平衡转化率为_____________。

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

（1）燃煤废气中的CO2能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇（CH3OH，甲醇的结构式如图）：

3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(g)　　 △H

①已知：

则△H = _________________

②废气中的CO2转化为甲醇可用于制作甲醇燃料电池（结构如图），质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2mol·L-1H2SO4溶液。该燃料电池中通入甲醇的一极为____（填a或b），当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为______g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。

（2）H2还原法可消除氮氧化物

已知：　 N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)　　 △H＝+133kJ·mol－1

H2O(g)＝ H2O(l)　　　　　 △H＝－44kJ·mol－1　　

H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1

①在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式为_____________。

② 以H2(g)为燃料可以设计氢气燃料电池，该电池以稀NaOH作电解质溶液，其负极电极反应式为___________________________________________________________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为________kW·h·kg－1(结果保留1位小数，比能量＝，1 kW·h＝3.6×106 J) 。

（3）微生物燃料电池(MFC)是一种现代化的氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的示意图。

①已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式____________________________________________。

②解释该装置去除NH4+的原理_______________________________________________。

（4）利用“ Na—CO2”电池可将CO2变废为宝。

我国科研人员研制出的可充电“ Na—CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料（反应前两电极质量相等），总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：

①放电时，正极的电极反应式为______________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e-时，两极的质量差为_________g。

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

(1)燃煤废气中的CO2能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇(CH3OH，甲醇的结构式如图)：

3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(g)　　 △H

①已知：

则△H = _________________

(2)在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

①到达平衡时NO的转化率为_________。

②用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝____________________。

③如下图所示，表示NO2变化曲线的是________。

④能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。

A．v(NO2)＝2v(O2)　　　　　 B．容器内压强保持不变

C．v逆(NO)＝2v正(O2)　　　 D．容器内的密度保持不变

(3)某反应恒容密闭容器中进行， 在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示

该反应的的化学方程式为________________。

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研究CO2与CH4的反应使之转化为H2和CO对减缓燃料危机，减少温室效应具有重大意义。已知CH4(g)+CO2(g)→2H2(g)+2CO(g)。

（1）该反应的平衡常数K=__。在2L密闭容器中，通入CO2和CH4的混合气体，30min后CH4的质量减少了4.8g，则v(CH4)__。

（2）根据如图可得出n(CO2)消耗__n(CH4)消耗（填“＞”、“＜”和“＝”，原因是___。

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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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CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。在通常状况下，金刚石和石墨中，__(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热ΔH为___。

（2）采用电化学法可将二氧化碳转化为甲烷，试写出以氢氧化钾水溶液作电解质溶液时，该转化的电极反应式为___。

（3）以CO2为原料还可以合成多种物质。工业上常以CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇。

①已知：H2O(l)=H2O(g)　　　　 △H=+44kJ·mol-1

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

2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)　　　　 △H=-256.1kJ·mol-1

则：CO2气体与氢气反应生成气态乙醇和液态水的热化学方程式为___。

②如图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。对该流程的分析，下列说法正确的是___。

A.该流程至少包含4种形式的能量转化

B.装置X中为了增强水的导电性，通常向其中加入少量Na2SO4或NaOH

C.合成塔中生成乙醇的反应是化合反应

D.流程设计体现了绿色化学思想

③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应式为_____。

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我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如下图)，实现了“太阳能一电能一化学能”转化，总反应方程式为2CO2=2CO+O2 。关于该装置的下列说法正确的是

A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极

B．图中离子交换膜为阳离子交换膜

C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强

D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2+2e-+H2O=CO+2OH-

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控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径。将CO₂转化成有机物可有效实现碳循环。CO₂转化成有机物的例子很多，以下反应中，原子利用率最高的是

A．6CO₂ + 6H₂OC₆H₁₂O₆ +6O₂       B．CO₂ + 3H₂CH₃OH +H₂O

C．CO₂ + CH₄CH₃COOH             D．2CO₂ + 6H₂CH₂==CH₂ + 4H₂O

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