CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目...

CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

（1）已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H=-890.3 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H=2.8 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol－1

反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=　　　　 　　　 。

（2）为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验： 在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）△H= - 49.0kJ/mol。测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率

v（H2）=　　 　　　　 　 mol/（L·min）

②该反应的平衡常数表达式为　　　　　　　　　　 ，升高温度，平衡常数的数值将　　　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是　　　　　　 。

A．升高温度

B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H2O（g）从体系中分离

D．再充入1molCO2和3molH2

④在25℃、101kPa下，1g液态甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________。

⑤我们常用的一种甲醇燃料电池，是以甲醇与氧气的反应为原理设计的，其电解质溶液是KOH溶液。写出该电池负极的电极反应式__________________________。

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CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2的反应，制造更高价值的化学品是目前的研究目标。250℃时，以镍合金为催化剂，发生如下反应：CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）。

（1）此温度下该反应的平衡常数表达式K=___；

（2）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）　　 △H=-890.3kJ•mol-1

②CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）　　 △H=+2.8kJ•mol-1

③2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）　　 △H=-566.0kJ•mol-1

反应CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）的△H=___kJ•mol-1。

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Ⅰ．CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2的反应，制造更高价值的化学品是目前的研究目标。250℃时，以镍合金为催化剂，发生如下反应：CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)

(1)此温度下该反应的平衡常数表达式K=　　　　　　　　　　 。

(2)已知：①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=﹣890.3kJ•mol﹣1

② CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)　 △H=+2.8kJ•mol﹣1

③2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)　　 △H=﹣566.0kJ•mol﹣1

反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=　　　　　　　　 kJ•mol﹣1；

(3)利用上述反应①设计燃料电池(电解质溶液为氢氧化钾溶液)，写出电池负极的电极反应式　　　　 　 　　 。

Ⅱ．能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　　 △H。

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)：

(1)根据表中数据可判断△H　　　　 0 (填“＞”、“=”或“＜”)．

(2)300℃时，将2molCO、3molH2和2molCH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将　　 　　　　 (填序号)：A正向移动 B逆向移动　 C处于平衡状态　 D无法判断

(3)下列能说明上述反应达到化学平衡状态的标志是

A．恒温恒容下，混合气体的密度不在变化

B．达平衡时，v(CO)：v(H2)：v(CH3OH)=1：2：1

C．达平衡时，CH3OH浓度不再变化

D．单位时间内生产nmolCO同时生成2nmolH2

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(14 分)CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

①此温度下该反应的平衡常数K=　　 　　　　 　　 。

②已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H=-890.3 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H=2.8 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol－1

反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H＝　 　　　　　　　 　 ；

③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如右图所示。t1～t2℃时，温度升高而CO的生成速率降低的原因是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ；

（∆代表CO的生成速率，■代表催化剂的催化效率）

④为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是　 　　　　　　　　　　　　 　 ；

⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO2、6.0 mol CH4、4.0 molCO 和8.0 molH2，则上述平衡向　　　　　　　 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

（2）以CO2为原料可以合成多种物质。

①可降解二氧化碳聚合物是由CO2加聚而成，写出其结构简式：　 　　　　　　　　　　　 　 ；

②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为　　 　　 。

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研究CO2与CH4反应使之转化为CO 和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。

(1)已知该转化反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　 ΔH，为加快该反应的化学反应速率，应采用的有效措施有________________________________________________(填写两种)。

(2)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　 ΔH，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

①由图可知，该反应的ΔH____________0 (填写“大于”或者“小于”)，P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为_________________________。

②工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成，请解释其原因______________________________。

③在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为_________________mol·L-1·min-1。

④1100℃的条件下，反应的平衡常数K的表达式为K=______________________，经计算K的数值为K=_____________(保留3位有效数字)，若要使K减小可采取的措施是_________________。

(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取。

① 在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定已达平衡状态的是_______________

A. H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1　　　　　　 B.体系压强不再变化

C. 气体平均相对分子质量不变　　　　　　　　　　　　 D.混合气体的密度保持不变

② 在某密闭容器中同时投入四种物质，2min时达到平衡，测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2mol H2(g)和一定量的C(s)，如果此时对体系加压，平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动，达到新的平衡后，气体的平均摩尔质量为________________。

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研究CO2与CH4的反应使之转化为CO 和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。

（1）已知该转化反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH，则加快该反应的化学反应速率，应采用的有效措施有___________________________（填写两种）。

（2）在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

①由图可知，该反应的ΔH_____0 （填写“大于”或者“小于”），P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为_________________________。

②工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成，请解释其原因______________________________。

③在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为_________________mol·L-1·min-1。

④该温度下，反应的平衡常数K的数学表达式为K=_______，经计算K的数值为K=_____________（保留3位有效数字），若要使K减小可采取的措施是_________________。

（3）CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取。

① 在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定已达平衡状态的是_______________

A. H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1　　　　 B.体系压强不再变化

C. 气体平均相对分子质量不变　　　　　 D.混合气体的密度保持不变

② 在某密闭容器中同时投入四种物质，2min时达到平衡，测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2molH2(g)和一定量的C(s)，如果此时对体系加压，平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动，达到新的平衡后，气体的平均摩尔质量为________________。

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碳及其化合物广泛存在于自然界。随着科技的进步，利用化学反应原理将含碳物质进行合理转化，已成为资源利用、环境保护等社会关注问题的焦点。如CO2是人类工业生产排放的主要的温室气体，利用CO2制造更高价值化学品是目前的研究热点。

（1）①利用CH4和CO2这两种温室气体可以生产水煤气。已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)　 △H =890.3 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g)　　 △H =+2.8 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)　　　　　　　　 △H =566.0 kJ·mol－1

反应CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 的△H =____kJ·mol－1

②250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L恒容容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2 (g)＋CH4(g)　 2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

此温度下该反应的平衡常数K=_______。

（2）利用CO2催化加氢可以合成乙醇，反应原理为：2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g)　 ∆H<0,设m为起始时的投料比，即m= n(H2)/ n(CO2)。

①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为____。

②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为____。

（3）高温电解技术能高效实现下列反应：CO2+H2O CO+H2+O2，其可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。工作原理示意图如下：

电极a的电极反应式____。

（4）工业生产烟气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术，将烟气冷却至15.5℃～26.5℃后用氨水吸收过量的CO2。已知：NH3·H2O的Kb=1.7×10－5，H2CO3的Ka1=4.3×10－7、Ka2=5.6×10－11。吸收后所得溶液的pH____7（填“＞”、“=”或“＜”）。

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碳及其化合物广泛存在于自然界。随着科技的进步，利用化学反应原理将含碳物质进行合理转化，已成为资源利用、环境保护等社会关注问题的焦点。如CO2是人类工业生产排放的主要的温室气体，利用CO2制造更高价值化学品是目前的研究热点。

（1）①利用CH4和CO2这两种温室气体可以生产水煤气。已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)　 △H =890.3 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g)　　 △H =+2.8 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)　　　　　　　　 △H =566.0 kJ·mol－1

反应CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 的△H =____kJ·mol－1

②250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L恒容容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2 (g)＋CH4(g)　 2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

此温度下该反应的平衡常数K=_______。

（2）利用CO2催化加氢可以合成乙醇，反应原理为：2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g)　 ∆H<0,设m为起始时的投料比，即m= n(H2)/ n(CO2)。

①图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为____。

②图2中m1、m2、m3从大到小的顺序为____。

（3）高温电解技术能高效实现下列反应：CO2+H2O CO+H2+O2，其可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。工作原理示意图如下：

电极a的电极反应式____。

（4）工业生产烟气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术，将烟气冷却至15.5℃～26.5℃后用氨水吸收过量的CO2。已知：NH3·H2O的Kb=1.7×10－5，H2CO3的Ka1=4.3×10－7、Ka2=5.6×10－11。吸收后所得溶液的pH____7（填“＞”、“=”或“＜”）。

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研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。

（1）已知CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　　 △H＝＋248kJ·mol－1、△S＝310J •mol－1·K－1，该反应能自发进行的温度范围为____________________。

（2）在密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

①工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成，请解释其原因_________________________。

②在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为_____，该温度下，反应的平衡常数为_____________________（保留3位有效数字）。

（3）CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2 (g)来制取

①在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定已达平衡状态的是____________________。

A．体系压强不再变化　　　　　　　　　　 B．H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1

C．混合气体的密度保持不变　　　　　　 D．气体平均相对分子质量保持不变

②在某体积可变的密闭容器中同时投入四种物质，2min时达到平衡，测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2molH2(g)和足量的C(s)，如果此时对体系加压，平衡向___________(填“正”或“逆”)反应方向移动，达到新的平衡后，气体的平均摩尔质量为_____________________。

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　 ΔH=-75 kJ·mol−1

C(s)+O2(g)=CO2(g)　　 ΔH=-394 kJ·mol−1

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)　　 ΔH=-111 kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。

A．高温低压　　 B．低温高压　　 C．高温高压　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。

相关数据如下表：

①由上表判断，催化剂X____Y（填“优于”或“劣于”），理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________填标号）。

A．K积、K消均增加　　　　　　　　　　 B．v积减小，v消增加

C．K积减小，K消增加　　　　　　　　　 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5（k为速率常数）。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。

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