将CO2转化为 CH4，既可以减少温室气体的排放，又能得到清洁能源。已知：CO2(g)＋2...

将CO2转化为 CH4，既可以减少温室气体的排放，又能得到清洁能源。已知：CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)　 ΔH= +802 kJ·mol-1

右图为在恒温、光照和不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）作用下，

体积为1 L的密闭容器中n (CH4)随光照时间的变化曲线。

下列说法正确的是

A．0～16h内，v(H2O)Ⅰ=1.5mol/(L·h)

B．0~25h内，催化剂Ⅰ的催化效果比催化剂Ⅱ的效果好

C．在两种不同催化剂下，该反应的平衡常数不相等

D．反应开始后的15h内，第Ⅰ种催化剂的作用下，得到的CH4最多

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2016 年 1 月《自然》杂志刊发了中科大科研组研究出一种新型电催化材料使CO2 高效清洁地转化为液体燃料HCOOH。则下列说法不正确的是(　　 )

A. 将CO2 转化为燃料可减少CO2 温室气体的排放

B. CO2转化为 HCOOH 过程是CO2 被还原的过程

C. 新型电催化材料降低了CO2催化还原的活化能

D. 新型电催化材料提高了CO2 还原为 HCOOH的平衡常数

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天然气是一种清洁的化石燃料，也是引起温室效应的一种物质。天然气的综合利用对节能减排、高效利用能源、减少二氧化碳排放有重大意义。作为化工原料，合成甲醇是天然气综合利用的重要途径。

CH4(g)+ CO2(g) 2CO(g)+ 2H2(g)△H=+247.3 kJ·mol—1　 　①

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　 △H=+206.2 kJ·mol—1　　 ②

Ⅰ、合成甲醇的主要反应为：2H2(g)+ CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol—1　

(1)该反应熵变△S________0(填“＞、＝或＜”)，该反应在______(填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。

(2)生产过程中，合成气要循环，其目的是：________________________________。

(3)T℃下此反应的平衡常数为160。某时刻测得各组分的浓度如下，比较此时正、逆反应速率的大小：υ(正)________υ(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)

(4)在恒温恒容条件下，充入一定量的H2和CO，发生上述反应，则该反应达到平衡状态的标志有（__________________）

A.混合气体的密度保持不变　　　 B.混合气体的总压强保持不变

C.甲醇的浓度保持不变　　　　　　 D.υ正(H2)= υ逆(CH3OH)

(5)在恒温恒容条件下，要提高反应2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)中CO的转化率，可以采取的措施是（______________）

A.升温　　　　　　　　　　 B.加入催化剂　　　　　　 C.增加CO的浓度

D.增加H2的浓度　　　　 E.充入惰性气体　　　　　 F.分离出甲醇

Ⅱ、合成甲醇的另一反应为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H＝－akJ·mol－1(a＞0)。

在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO2和3mol H2，发生上述反应，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(6)下列措施中能使n(CH3OH )/n(CO2 )增大的是______(填编号)。

A.升高温度　　

B.恒温恒容下充入He(g)

C.将H2O(g)从体系中分离　　

D.恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2

(7)经计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20　 L2·mol—2。若改变条件_________(填选项)，可使K＝1。

A.增大压强　　 B.增大反应物浓度　　　　 C.降低温度　

D.升高温度　 E.加入催化剂

(8)10min内，用H2表示的该反应的化学反应速率为=_________mol·L—1·min—1

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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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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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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。

已知：CH4(g)+O2(g)＝CO2(g)+2H2(g)ΔH=-319kJ·mol−1

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283kJ·mol−1

回答下列问题：

(1)写出CH4-CO2催化重整反应的热化学方程式：_______________________________。

(2)某温度下，向密闭容器中充入CH4与CO2，发生CH4-CO2催化重整反应。测得平衡混合物中CO(g)的体积分数[φ(CO)]与起始投料比Z[Z=n(CH4)/n(CO2)]的关系如图所示；

①当Z=2时，CO2的平衡转化率ɑ=__________%。

②当Z=3时，反应达到平衡状态后，CO的体积分数可能是图1中的_________点(填“C”、“D”或“E”)。

(3)若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。

①由图可知压强p1__________p2(选填“>”、“<“或“=”)；

②在温度为T5℃，压强为P1条件下，向2L密闭容器中充入1molCH4与1molCO2发生CH4-CO2催化重整反应，则此条件下该反应的平衡常数为：_____________________；达平衡后若再充入1.5molCH4、1.5molCO2、1molCO、1molH2，则此时v正_______v逆(选填“>”、“<“或“=”)；在该条件下，以下能说明该反应已达平衡的是________________。

A．CH4与CO2的物质的量比为1：1

B．氢气的体积分数不变

C．混合气体的平均摩尔质量保持不变

D．当消耗1mol的CO2同时，有2mol的CO生成

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下列说法中错误的是

A.推广使用新能源，可以减少二氧化碳等温室气体的排放

B.发电厂的燃煤在燃烧时加入适量石灰石，可减少二氧化硫排放

C.石油、煤、天然气均属于可再生的化石燃料

D.太阳能、氢能、风能属于清洁能源

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下列说法中错误的是

A．推广使用新能源，可以减少二氧化碳等温室气体的排放

B．发电厂的燃煤在燃烧时加入适量石灰石，可减少二氧化硫排放

C．石油、煤、天然气均属于可再生的化石燃料

D．太阳能、氢能、风能属于清洁能源

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已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体。等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是比较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气，也是酸雨的成因之一。其中正确的是

A．①②③　　　　 B．①　　　　 C．①②　　　　 D．③

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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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