“低碳经济”备受关注，二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。(1)已知：①CO...

“低碳经济”备受关注，二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。

(1)已知：①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ·mol-1

②CH4(g)C(s)+2H2(g)△H=+73kJ·mol-1

③2CO(g)C(s)+CO2(g)△H=-171kJ·mol-1

写出CO2与H2反应生成CH4和水蒸气的热化学方程式：_________________________。

(2)CO2与H2在催化剂作用下可以合成二甲醚，反应原理如下：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H。某温度下，向体积为2L的密闭容器中充入CO2与H2，发生上述反应。测得平衡混合物中CH3OCH3(g)的体积分数[φ(CH3OCH3) 与起始投料比Z[Z=]的关系如图1所示;CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。

①当Z=3时，CO2的平衡转化率a=__________%。

②当Z=4时，反应达到平衡状态后,CH3OCH3的体积分数可能是图1中的_________点(填"D"、"E"或“F")。

③由图2可知该反应的△H_______0(选填“>”、“<“或“=”，下同)，压强p1、p2、p3由大到小的顺序为__________。

④若要进一步提高H2的平衡转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施

有________________(任写一种)。

(3)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，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图3所示。

①放电时，正极的电极反应式为____________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉积在正极表面，当正极增加的质量为28g时，转移电子的物质的量为__________。

③可选用高氯酸钠-四甘醇甲醚作电解液的理由是________________________。

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二氧化碳是常见的温室气体，其回收利用是环保领域研究的热点课题。

Ⅰ.CO2可以与H2反应合成C2H4，该转化分两步进行：

第一步：CO2(g)＋H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 △H=+41.3kJ·mol-1

第二步：2CO(g)＋4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)　　 △H=–210.5kJ·mol-1

（1）CO2与H2反应反应合成乙烯的热化学方程式为___。

（2）一定条件下的密闭容器中，要提高CO2合成乙烯的转化率，可以采取的措施是____（填标号）。

①减小压强　　 ②增大H2的浓度　　 ③加入适当催化剂　　 ④分离出H2O(g)

（3）己知温度对CO2合成乙烯的平衡转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示，下列说法正确的是____（填标号）。

①N点的速率最大

②M点的平衡常数比N点的平衡常数大

③温度低于250℃时，随温度升高乙烯的平衡产率增大

④实际反应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的转化率

Ⅱ.研究表明CO2和H2在一定条件下可以合成甲醇，反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)[反应①]。一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入2.0mo1CO2和4.0molH2，在不同催化剂作用下合成甲醇，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示：

（4）催化效果最佳的是催化剂____(填“A”、“B”或“C”)。

（5）T2温度下，若反应进行10min达到图中a点状态，用CO2的浓度表示的反应速率v(CO2)=____。

（6）图中b点已达平衡状态，则该温度下反应的平衡常数K=____。

（7）在某催化剂作用下，CO2和H2除发生反应①外，还发生如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)[反应②]。维持压强不变，按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂，经过相同时间测得如下实验数据：

注：甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。表中数据说明，升高温度CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其原因是____。

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二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题。

（1）新的研究表明，利用太阳能可以将CO2分解制取炭黑，其原理如右图所示。该过程的能量转化形式为______，在整个过程中，FeO的作用是_________。

已知：

①2Fe2O4（s）=6FeO（s）+O2（g）　 ΔH=akJ/mol

②C（s）+O2（g）=CO2（g）　 ΔH=bKJ/mol　 则过程2的热化学方程式为________。

（2）一定温度下，在密闭容器中进行反应CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g） ΔH>0，下列说法正确的是________。

A.当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态

B.升高温度，加快反应速率，CO2的转化率降低

C.增大CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大

D.平衡时CO、H2的体积分数不一定相等

（3）在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmolH2，在一定条件下发生反应CO2（g）+3H2（g）CH3COOH（g）+H2O（g），CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①若从反应开始到A点需要10s，则V（H2）= _____。

②该反应的平衡常数表达式为______，若X1=3，则B点的K=___________。

③根据图像判断X1 ____X2（填“>”、“<”或“=”，下同），平衡常数KA ___KB。

④若在500K时，按X1投料，在恒压下进行，达到平衡状态，此时CO2的转化率______75%（填“>”、“<”或“=”）

（4）美国伊利诺大学芝加哥分校（UIC）的研究团队设计出一种突破性的新太阳能电池，能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物（hydrocarbon）燃料，解决了现代社会的两大挑战：“减少大气的碳含量”以及“有效率地制造高密度能源”。右图是通过CO2和H2O作用制备CH3OH的原理示意图。

①a电极的名称_________，电极产物___________。

②b电极的电极反应为_________。

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二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题，请根据要求回到下列问题：

(1)研究表明，利用太阳能可以将分解制收炭黑，其原理如图1所示，制取炭黑的化学反应方程式是______；

已知：①

②

则过程2 的热化学方程式为______。

(2)一定温度下，在密闭容器中进行反应，下列说法正确的是______ 填字母序号

A.当反应容器中压强不变时，反应达到平衡状态

B.升高温度，加快反应速率， 的转化率增大

C.增大 的浓度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大

D.平衡时CO、 的体积分数一定相等

(3)在2L恒容密闭容器中充入和nmol ，在一定条件下发生反应，，的转化率与温度、投料比的关系如图2所示。

①该反应的平衡常数表达式为______，若，则B点的K______计算结果精确至；

②若在500K时，按投料，在恒压下进行，达到平衡状态，此时的转化率______ 填“”“”或“”；

(4)某研究团队设计出一种新型太阳能电池，能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物燃料。如图3是通过

和作用制备的原理示意图。b电极的电极反应为______。

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　 △H

在0.1 MPa时，按n(CO2)︰n(H2)＝1︰3投料，如图1所示不同温度(T)下，平衡时的四种气态物质的物质的量(n)的关系。

①该反应的△H________0(填“>”、“＝”或“<”)。

②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是　　　　　　　　　　 。

（2）向2L恒容密闭容器中充入2 mol CO2(g)和n mol H2(g)，在一定条件下发生（1）中反应。CO2的转化率与温度、投料比【X= n(H2)/ n(CO2)】的关系如图2所示：

① X1 　　 　　 　 X2(填“<”、“>”或“=”，下同)，平衡常数K(A)　　 　　 　　 K(B)。

② 若B点的投料比为3，则平衡常数K(B)为　　　　　　　　　　　　 (结果保留小数后一位)。若反应从开始到B点需要10 min，则v(H2)=　　　　　　　　　　　　 。

（3）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，利用太阳能将CO2转化成低碳烯烃，工作原理如图3所示。

① 该工艺中能量转化方式主要有　　　　　　　　 。

② b为电源的__________(填“正”或“负”)极，电解时，生成丙烯的电极反应式是　　　　　　 　　　 。

（4）以CO2为原料制取碳(C)的太阳能工艺如图4所示。

①过程1中发生反应的化学方程式为　　　　　　 。

②过程2中每生成1mol Fe3O4转移电子的物质的量为　　　　　　 。

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究热点。

（1）在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如右图所示。总反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。已知298K和101KPa条件下：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l)　 △H＝－a kJ·mol－1；

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　 △H＝－b kJ·mol－1；

CH3OH(g)＝CH3OH(l)　　 △H＝－c kJ·mol－1，

则CH3OH(l)的标准燃烧热△H＝___________________。

（3）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃，合成乙烯反应为

2CO2 (g)+ 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g)　 △H<0

在恒容密闭容器中充入2 mol CO2和n mol H2，在一定条件下发生反应，CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①平衡常数KA　　　　　　　　　　 KB

②T K时，某密闭容器发生上述反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

20~30 min间只改变了某一条件，根据上表中的数据判断改变的条件可能是

A．通入一定量H2　　　　　　　　 B．通入一定量CH2=CH2

C．加入合适催化剂　　　　　　　 D．缩小容器体积

画出CH2=CH2的浓度随反应时间的变化曲线。

（4）在催化剂M的作用下，CO2和H2同时发生下列两个反应

A．2CO2 (g)+　 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g)　　 △H< 0

B．2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　　 △H< 0

上图是乙烯在相同时间内，不同温度下的产率，则高于460℃时乙烯产率降低的原因不可能是

A．催化剂M的活性降低　　　　　　　　　　　 B．A反应的平衡常数变大

C．生成甲醚的量增加　　　　　　　　　　　　 D．B反应的活化能增大

（5）Na2CO3溶液也通常用来捕获CO2。常温下，H2CO3的第一步、第二步电离常数分别约为Ka1=4×10-7 ，Ka2=5×10-11，则0.5mol·L－1的Na2CO3溶液的pH等于　　　　　　　　　　 （不考虑第二步水解和H2O的电离）

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）以CO2与NH3为原料合成尿素[CO(NH2)2]的技术已十分成熟。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)　　 △H=-159.47 kJ•mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)　　 △H=+28.49kJ•mol-1

③H2O(g)=H2O(l)　　 △H=-88.0kJ•mol-1

则NH3和CO2合成尿素和气态水的热化学方程式为___。

（2）已知：工业上在120℃条件下利用NH3和CO2合成尿素。在恒温恒容条件下，下列能说明合成尿素反应达平衡的是___

A.NH3和CO2的比例保持不变

B.混合气体的压强不再发生变化

C.2v(NH3)(正)=v(CO2)(逆)

D.混合气体的密度不再改变

（3）氨碳比[]对合成尿素有重要影响。恒温恒容条件下，在一个2L的密闭容器中将总物质的量为nmol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，NH3的转化率变化如图所示；当[]=2时，平衡吋测得尿素的物质的量为1mol，则n=___。此温度下该反应的化学平衡常数K=___。

（4）研究人员设计出一种新型太阳能电池，能直接把CO2和H2O转化为CO、H2和O2，原理如图所示，该装置中能量转化方式为___，催化剂b表面的电极反应式为___。

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题．

（1）在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为　　　　　　　　 。

（2）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2CO2 (g)+　 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g)　 △H几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量）如下表所示：

则△H=_______________

（3）在2L恒容密闭容器中充入2 moI CO2和nmol H2，在一定条件下发生（2）巾的反应，CO2的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①X1_________X2（填“>”、“<”或“=”，下同），平衡常数KA_________KB。

②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10 min，则v(H2)=___________。

（4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理图如下。

①b电极的名称是 　　　 　　 。

②产生丙烯的电极反应式为　 　　　　 　 。

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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图1所示，其总反应的化学方程式为_________。

（2）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃．其合成乙烯的反应为2CO2（g）+6H2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H，几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量）如下表所示：

则△H=_________。

（3）在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmol H2，在一定条件下发生（2）中的反应，CO2的转化率与温度、投料比[X= ]的关系如图2所示。

①X1_________X2（填“＞”、“＜”或“=”，下同），平衡常数KA_________KB．

②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10min，则v（H2）=_________。

（4）以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理图如图3。

①b电极的名称是_________；

②产生丙烯的电极反应式为_______________。

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二氧化碳是常见的温室气体，其回收利用是环保领域研究的热点课题。回答下列问题：

（1）Li4SiO4可用于富集CO2，原理是在500℃ ，低浓度CO2与Li4SiO4接触后反应生成两种锂盐；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出高浓度CO2，Li4SiO4再生，700℃时反应的化学方程式为________。

（2）CO2加氢合成低碳烯烃的技术在节能减排等方面具有重要意义。以合成C2H4为例，该转化分为两步进行：

第一步：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)+H2O(g)　 △H=+41.3kJ·mol-1

第二步，2COg(g)＋4H2(g)=C2H4(g)+ 2H2O(g)　 △H=-210.5kJ·mol-1

①CO2氢合成乙烯的热化学方程式为_________。

②－定条件下的密闭容器中，总反应达到平衡，要提高CO2的转化率．可以采取的措施是______（填字母）。

A.减小压强　　　　　　　　 B.增大H2的浓度　　　　 C.加入适当催化剂　　　　 D.分离出H2O(g)

（3）由CO2和H2合成CH3OH 的反应如下：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)　 △H，在10L的恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2，在不同条件下发生上述反应，测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

①上述反应的△H______（填“> “或“<”），判断理由是______。

②图中压强p1______（城“>”或“<”）p2。

③经测定知Q点时容器的压强是反应前压强的9/10，若反应从开始到平衡所需的时间为5min，则0～5min内H2的反应速率v(H2)=_____________。

④N点时，该反应的平衡常数K=_______（计算结果保留2位小数）。

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