“低碳生活，绿色出行”已经成为很多人的生活理念。CO2的捕捉和利用也成为了科学家们积极探索...

“低碳生活，绿色出行”已经成为很多人的生活理念。CO2的捕捉和利用也成为了科学家们积极探索的热门领域。回答下列问题:

（1）用CO2催化加氢可制取乙烯，其能量关系如图，写出该反应的热化学方程式____。

（2）以硫酸作电解质溶液，利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如图。则A为电池的___极，N极的电极反应式为______。

（3）用 CO2催化加氢制取二甲醚的反应为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)在恒容密闭容器中，均充入2molCO2和6molH2，分别以Ir和Ce作催化剂，反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率a(CO2)随反应温度的变化情况下图所示：

①用Ir和Ce作催化剂时，反应的活化能更低的是_______。

②a、b、c、d和e五种状态，反应一定达到平衡状态的是 ____________,反应的△H________0。(填 “>”、“=”、“<”)

③从状态a到c，CO2转化率不断增大的原因是____________。

④ 状态e时，a(CO2)=50%，若保持容器容积为10L，则此时的平衡常数K=____________

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“低碳生活，绿色出行”已经成为很多人的生活理念。CO2的捕捉和利用也成为了科学家们积极探索的热门领域。回答下列问题:

（1）用CO2催化加氢可制取乙烯，其能量关系如图1，写出该反应的热化学方程式____________。

（2）以硫酸作电解质溶液，利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如图2。则A为电池的___极，N极的电极反应式为_________________________。

（3）用CO2催化加氢制取二甲醚的反应为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)

在恒容密闭容器中，均充入2mol.CO2和6molH2，分别以Ir和Ce作催化剂，反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率a(CO2)随反应温度的变化情况如图3。

①用Ir和Ce作催化剂时，反应的活化能更低的是_______。

②a、b、c、d和e五种状态，反应一定达到平衡状态的是__________，反应的△H ___0(填“>”、“=”或“<”)。

③从状态a到c，CO2转化率不断增大的原因是________________________________。

④状态e时，a(CO2)= 50%，若保持容器容积为10L，则此时的平衡常数K=____。

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大气中CO2含量的增加会加剧温室效应,秉承“低碳环保,绿色出行”的生活理念,CO2的综合利用也成为热门研究领域。

I.CO2可用于生产乙烯。

(1)依据图1写出CO2和H2生成C2H4和H2O(l)的热化学方程式________。

(2)以稀硫酸作电解质溶液，利用电解法将CO2转化为乙烯的装置如图2所示。M电极的电极反应式为_____，工作一段时间后，阳极室中溶液的pH_____(填“增大”“不变”或“减小”)。

Ⅱ.CO2与H2在一定条件下可生产二甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) Δ H<0

(3)在2.0L恒容密闭容器中,加入2.0molCO2和6.0molH2,恒温条件下经过5min达到平衡状态，此时的压强是起始压强的2/3

①0~5min内反应的平均速率v(H2)=____,此温度下的平衡常数K=______.

②平衡常数K(800K)______K(900K)(填“>”“=”或“<”)

(4)分别以Cat.1和Cat.2作催化剂发生该反应,反应进行相同的时间后,测得CO2的转化率a(CO2)随反应温度T的变化情况如图3所示(忽略温度对催化剂活性的影响)。

①该反应的活化能Ea(Cat.1)________Ea(Cat.2)(填“>”或“<”)。

②a、b、c、d、e五个状态中一定是平衡状态的是_______(填字母)。

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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。请你结合下列有关图示和所学知识回答：

I．用CO2催化加氢可以制取乙烯：CO2（g）+3H2（g）1/2C2H4（g）+2H2O（g）。

(l)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△H =___________（用含a、b的式子表示）；又知：相关化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的△H =-152 kJ/mol，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M极上的电极反应式为____。

II．用CO2催化加氢还可以制取二甲醚：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H =-122.5kJ/mol，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。

(3)图中T1、T2分别表示反应温度，判断T1、T2大小关系的依据是____；图中A、B、C三点对应的平衡常数分别为KA、KB、Kc，其三者大小的关系是____。

(4)T1温度下，将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中，经过5min反应达到平衡，则0～5min内的平均反应速率υ(H2)=_______，平衡常数K=__（列出计算式即可）。

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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）1/2C2H4（g）+ 2H2O（g），若　 该反应体系的能量随反应过程变化关系如下图所示， 则该反应的△H =______（用含a、b的式子表示）。

已知：几种化学键的键能如下表所示，实验测得上述反应的△H=-152kJ•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下图所示。则N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催化加氢可以制取乙醚的反应如下：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+ 3H2O（g） △H=﹣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的平衡转化率如下图所示。

①T1_______T2（填“<”、“=”或“>”），判断理由是__________________________。

②T1温度下，将6 mol CO2和12mol 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υ（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 c（H2）/c（CO2）的比值减小　　

C．H2的转化率增大

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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一个重要研究方向， 既可变废为宝，又可减少碳的排放。工业上可用CO2和H2制备被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚(CH3OCH3)：

如在500℃时，在密闭容器中将炼焦中的CO2转化为二甲醚，其相关反应为：

主反应I：2CO2 (g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 △H1

副反应II：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H2

(1)已知：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　　 △H=-90.1kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　　 △H=-24.5kJ/mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　 △H= -41.0kJ/mol

则主反应I的△H1=______。

(2)在一定温度下某密闭容器中按CO2和H2的浓度比为1：3投料进行反应，测得不同时间段部分物质的浓度如下表：

①10-20min 内，CH3OCH3的平均反应速率v(CH3OCH3)=_______。

②根据以上数据计算主反应I的平衡常数K=______(列式，代入数据，不计算结果)。

(3)欲提高CH3OCH3产率的关键的因素是选用合适的催化剂，其原因是_______。

(4)对于反应II，温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示：下列有关说法不正确的是_______。

A.其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于Ml

B.温度低于250°C时，随温度升高甲醇的产率增大

C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大

D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的转化

(5)利用太阳能电池将CO2转化为乙烯、丙烯等有机化工原料，其工作原理如图所示。则a为太阳能电池的_______极，写M极上生成丙烯的电极反应式为_________。

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氨的合成与应用一直是众多科学家研究的热门话题，目前该研究领域已经催生了三位诺贝尔化学奖得主，N2不仅可以与H2合成氨气，N2还可以与其他物质反应生成氨气，回答下列相关问题：

(1)德国化学家哈伯研究“N2(g)+3H2(g)2NH3(g)”反应贡献巨大，1918年荣获诺贝尔化学奖，已知该反应在298K时，△H=－92.2 kJ/mol，Kc=4.1×106(mol/L)－2

①若从平衡常数角度分析，反应限度已经较大，但为何化工生产中还需要使用催化剂：____________________________________________

②升高温度，反应物的转化率会降低，而实际化工生产中常常采用700K左右的温度，其原因是____________________________________________。

(2)1931年，科学家卡尔博施因改进合成氨方法而荣获该年度诺贝尔化学奖。研究发现，催化剂Fe3O4·Al2O3)颗粒大小不同、温度不同，平衡混合气体中氨气的含量不同由如图可以得出合成氨的适宜条件是_________________________________

(3)2007年，德国埃特尔发现了合成氨催化机理，开端了表面动力学的研究。研究发现，常温恒压密闭容器中，N2在催化剂表面可以与水发生反应：2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)

①下列各项能够作为判断该反应一定达到平衡的依据是___________(填标号)。

A.容器中N2(g)、NH3(g)、O2(g)的浓度之比为2：4：3

B.N2与NH3浓度之比恒定不变

C.v(N2)正=2v(NH3)逆

D.混合气体中氨气的质量分数不变

E.压强保持不变

②平衡后若分别改变下列一个条件，可以使N2转化率增大的是___________(填标号。)

A.转移掉部分O2 B.转移掉部分NH3

C.适当增加H2O(l)的量　　　　　　　　 D.增加N2的量

(4)科学研究发现，天然气CH4(g)与N2(g)在催化剂作用下可以直接用于合成氨气，同时生成副产物焦炭，已知每转移1mol电子，该反应吸收的热量为QkJ。

①写出该反应的热化学反应方程式_________________________________

②700℃时，将3molCH4与3molN2在2L的恒定密闭容器中发生上述反应，达到平衡时生成 amolC，求此时混合气体中氨气的体积分数______________________(用含a的数学表达式即可，下同)；该温度下的平衡常数Kc=_________________________________。

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科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。请回答下列问题:

（1）已知: H2的燃烧热为285.8kJ/mol,C2H4的燃烧热为1411.0kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol,则CO2 和H2反应生成乙烯和水蒸气的热化学方程式为____________,上述反应在__________下自发进行(填“高温”或“低温”)。

（2）乙烯是一种重要的气体燃料，可与氧气、熔融碳酸钠组成燃料电池。写出该燃料电池负极的电极反应式:_______________________.

（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H2和1mol CO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。

①平衡常数: KM__________KN (填“>”“<”或“=”)。

②下列说法正确的是_________(填序号)。

A.当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态

B.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时，均可证明反应已达平衡状态

C.当温度高于250℃时，因为催化剂的催化效率降低，所以平衡向逆反应方向移动

D.若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，则CO2的平衡转化率增大

③250℃时，将平衡后的混合气体(不考虑平衡移动) 通入300mL 3mol/L的NaOH溶液中充分反应，则所得溶液中所有离子的浓度大小关系为__________

④图中M点对应乙烯的质量分数为_____________。

（5）达平衡后，将容器体积瞬间扩大至2L并保持不变，平衡向_____移动(填“正向”“逆向”或“不”),容器内混合气体的平均相对分子质量______(填“增大”“减小”或“不变”)。

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科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。请回答下列问题:

（1）已知: H2的燃烧热为285.8kJ/mol,C2H4的燃烧热为1411.0kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol,则CO2 和H2反应生成乙烯和水蒸气的热化学方程式为____________,上述反应在__________下自发进行(填“高温”或“低温”)。

（2）乙烯是一种重要的气体燃料，可与氧气、熔融碳酸钠组成燃料电池。写出该燃料电池负极的电极反应式:_______________________.

（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H2和1mol CO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。

①平衡常数: KM__________KN (填“>”“<”或“=”)。

②下列说法正确的是_________(填序号)。

A.当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态

B.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时，均可证明反应已达平衡状态

C.当温度高于250℃时，因为催化剂的催化效率降低，所以平衡向逆反应方向移动

D.若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，则CO2的平衡转化率增大

③250℃时，将平衡后的混合气体(不考虑平衡移动) 通入300mL 3mol/L的NaOH溶液中充分反应，则所得溶液中所有离子的浓度大小关系为__________

④图中M点对应乙烯的质量分数为_____________。

（5）达平衡后，将容器体积瞬间扩大至2L并保持不变，平衡向_____移动(填“正向”“逆向”或“不”),容器内混合气体的平均相对分子质量______(填“增大”“减小”或“不变”)。

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“低碳经济”备受关注，CO2的捕捉、排集、利用成为科学家研究的重要课题。太空舱产生的 CO2用下列反应捕捉，以实现 O2的循环利用。

Sabatier 反应：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)

水电解反应：2H2O(l)2H2(g)+O2(g)

(1)将原料气按 n(CO2)∶ n(H2)=1∶4 置于密闭容器中发生 Sabatier 反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。

①该反应的平衡常数 K 随温度升高而________(填“增大”或“减小”)。

②温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是________。

③下列措施能提高 CO2 转化效率的是________(填标号)。

A. 适当减压

B. 增大催化剂的比表面积

C. 反应器前段加热，后段冷却

D. 提高原料气中 CO2 所占比例

E. 合理控制反应器中气体的流速

(2)将一定量的 CO2(g)和 CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)＋CH4(g)⇌2CO(g)＋2H2(g) Δ H ＝＋248 kJ·mol－1。

为了探究该反应的反应速率与浓度的关系，起始时向恒容密闭容器中通入CO2 与CH4 ，使其物质的量浓度均为1.0mol·L－1，平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线如图， v正～ c(CH4)和 v逆 ～ c(CO)。则与 v正～ c (CH4)相对应曲线是图中________(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为________(填“D”“E”或“F”)。

(3)用稀氨水喷雾捕集 CO2最终可得产品NH4HCO3。在捕集时，气相中有中间体 NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，分别在不同温度下进行反应：NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)＋CO2 (g)。实验测得的有关数据见下表( t1 < t2 < t3 )

氨基甲酸铵分解反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。15℃时此反应的化学平衡常数 K ＝________。

(4)一种新的循环利用方案是用 Bosch 反应 CO2(g)+2H2(g) ⇌C(s)+2H2O(g)代替 Sabatier 反应。

① 已知 CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1 、–242 kJ∙mol－1 ，Bosch 反应的Δ H ＝________kJ∙mol－1(生成焓指一定条件下由对应单质生成 1mol 化合物时的反应热)。

②一定条件下 Bosch 反应必须在高温下才能启动，原因是________。

③该新方案的优点是________。

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