碳捕捉技术即是二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)，是实现温室气体减排的重要途径之一，更...

碳捕捉技术即是二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)，是实现温室气体减排的重要途径之一，更是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

I.利用CO2加氢合成低碳烯烃技术就是重要的应用之一。以合成C2H4为例，其合成反应为：6H2(g)+2CO2(g) CH2=CH2(g)+4H2O(g)　　 ΔH1 ；已知H2的燃烧热为△H2；CH2=CH2(g)的燃烧热为△H3；H2O(l)= H2O(g)的热效应为△H4。

(1)ΔH1=__________________(请用△H2、△H3、△H4表示)，若将1mol CO2与3mol H2充入10L的恒容密闭容器中，达到平衡后，平衡浓度、CO2转化率与温度的关系分别如图1和图2所示，请回答下列问题：

(2)图1中曲线c代表物质的电子式___________________。

(3)该反应在较低温度时能自发进行，请分析其原因：______________________________。

(4)结合图1和图2，下列说法一定正确的是 __________。

A．其他条件不变，T1℃、增大压强，再次达到平衡时c(H2)比A点的c(H2)大

B．平衡常数：KM＞KN

C．生成乙烯的速率：v(M)小于v(N)

(5)计算图2中M点时，乙烯的体积分数________________。（保留二位有效数字）

II.利用电解法也可将CO2制得乙烯，如图3所示，电极b是太阳能电池的________极，

电解时其中a极对应电解槽上生成乙烯的电极反应式为______________________________。

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“节能减排”，减少全球温室气体排放，意义十分重大。二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，科学家利用溶液喷淋“捕捉”空气中的。

（1）使用过量溶液吸收，反应的离子方程式为________；若含有3molNaOH的溶液“捕捉”了22．4L气体（标准状况），则所得溶液中钠与碳元素的物料守恒关系式为__________（用离子浓度的关系式表示）。

（2）①以和为原料可合成化肥尿素[]。已知：

    ①

 ②

   ③

试写出和合成尿素和液态水的热化学方程式__________。

②通过反应可转化为，在催化剂作用下CO和反应生成甲醇： 某容积可变的密闭容器中充有10molCO与20mol，CO的平衡转化率（a）与温度、压强的关系如下图所示。

A．若A点表示在某时刻达到的平衡状态，此时容器的容积为VL，则该温度下的平衡常数K=__________；平衡状态B点时容器的容积_______VL。（填“大于”、“小于”或“等于”）

B．若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间_______（填“>”、“<”或“=”）

C．在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是________（写出一种即可）。

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(14分)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，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）国外学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图所示

①“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4转移电子的物质的量为　　 。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为　　 。

（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①曲线b表示的物质为 　 (写化学式)。

②该反应的△H 　　 0(填：“>” 或“<”)

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是　　 (列举l项)。

（3）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有　　 (写出其中两种形式即可)。

②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为　　 。

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（15分）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，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）已知：CH4（g） + 2O2（g）＝CO2（g） + 2H2O（g）　 ΔH1 ＝ a kJ•mol－1

CO（g） + H2O （g）＝CO2（g） + H2 （g）　　 ΔH2 ＝ b kJ•mol－1

2CO（g） + O2（g）＝2CO2（g）　　　　　　 ΔH3 ＝ c kJ•mol－1

反应CO2（g） + CH4（g） ＝ 2CO（g） + 2H2（g） 的ΔH＝　　　　　　　 kJ•mol－1。

（2）利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2＋3H2 CH3OH＋H2O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图１所示。

①a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。

②c点CO2的转化率高于b点，原因是_____________________________________。

（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO副产物出现：

，且CO2的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外，还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响（用空间流率表示）。通过实验分别得到如下数据图2、3：

①由图2得，最佳空间流率为　　　　　 h-1；

②在其他条件不变的前提下调整催化剂配比，并记录到达平衡所需的时间，得到如下表数据，试说明不选择单组份ZnO原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n（H2）：n（CO2）=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2（g）+6H2（g） C2H4（g）+4H2O（g）△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图4所示：

①该进行的反应的△S 　　 　 0（填：“>”或“<”）

②对于气体反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作KP），则该反应的KP＝　　　　　　　　　　　 。

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是　　　　　　　　　　 （列举2项）。

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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，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

(1)国外学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图所示：

①“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4转移电子的物质的量为 ___________ 。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为____________。

(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)　 △H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①曲线b表示的物质为 _______ (写化学式)。

②该反应的△H ________0 (填：“>” 或“<”)。

(3)一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：

①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化，所发生反应为：2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2n)H2O═2n CuSO4+(2-2n)H2SO4。从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为____；每吸收标准状况下11.2L SO2，被SO2还原的O2的质量为 _____g

②利用如图所示电化学装置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式______。

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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，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）国外学者提出的由CO2制取C的太阳能工艺如图1所示

①“热分解系统”发生的反应为2Fe3O4 6FeO + O2↑，每分解1molFe3O4 转移的电子数为_________。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为_________________。

（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g) +6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g) △H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示：

①曲线b表示的物质为__________(写化学式)。②该反应的△H ______0(填：“＞”或“＜”)

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是____(列举1项)。

（3）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如题图3所示。

①该工艺中能量转化方式主要有________________(写出其中两种形式即可)。

②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为__________________________。

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CO2既是温室气体，也是重要的化工原料，二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g)　 △H，在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

①若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2：3：3，则达到新平衡时NO的转化率______________（填“升高”或“降低”），△H_____0（填“>”或“<”）。

②根据图表数据分析T1℃时，该反应在0～10min内的平均反应速率v(N2)＝______________mol·L-1·min-1；计算该反应的平衡常数K＝_____________。

③若30min后只改变某一条件，据上表中的数据判断改变的条件可能是____________（填字母编号）。

A.加入合适的催化剂　　　　　　　　　　　 B.适当缩小容器的体积

C.通入一定量的NO　　　　　　　　　　　 D.加入一定量的活性炭

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H1＝-49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　　 △H2＝-24.5 kJ·mol－1

写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式_______________________。

（3）二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的负极反应式为：_______________________。

（4）常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH=10 的溶液，则溶液中c(CO32-)∶c(HCO3-)=_______________。[常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、 K2(H2CO3)=5×10-11]。

②欲用2LNa2CO3溶液将4.66gBaSO4 固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为__________________________。[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10]。（忽略溶液体积的变化）

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CO2既是温室气体，也是重要的化工原料，二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入足量的活性炭和一定量的NO，发生反应C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g)　 △H，在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

①根据图表数据分析T1℃时，该反应在0～10min内的平均反应速率v(N2)＝____________mol·L-1·min-1；计算该反应的平衡常数K＝_____________。

②若30min后只改变某一条件，据上表中的数据判断改变的条件可能是____________（填字母编号）。

A.加入合适的催化剂　　　　　　　　　　　 B.适当缩小容器的体积

C.通入一定量的NO　　　　　　　 　　　 D.加入一定量的活性炭

③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2：3：3，则达到新平衡时NO的转化率___________（填“升高”或“降低”），△H______0（填“>”或“<”）。

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　　 △H1＝-49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　　 △H2＝-24.5 kJ·mol－1

写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式_______________。

（3）二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的负极反应式为：_________________________。

（4）常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH=10 的溶液，则溶液中c(CO32-)∶c(HCO3-)=_______________。[常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、 K2(H2CO3)=5×10-11]。

②欲用2LNa2CO3溶液将4.66gBaSO4 固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为__________________________。[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10]。（忽略溶液体积的变化）

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二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴产业。

（1）已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890 kJ•mol－1、283 kJ•mol－1、285.8 kJ•mol－1，计算下列反应的反应热。CO2（g）+CH4（g）＝ 2CO（g）+ 2H2（g） ΔH＝____kJ•mol－1。

（2）利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2＋3H2CH3OH＋H2O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图１所示。

①该反应的ΔH______0（填“＞”或“＜”）

②d点不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下CO2的转化率相同的原因是_______________。

（3）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n（H2）∶n（CO2）=3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2（g）+6H2（g） C2H4（g）+4H2O（g）△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示：

①该反应在__________自发进行（填“低温”或“高温”）。

②c代表的物质是_______________。

③T1温度下的平衡转化率为__________________，相对于起始状态，平衡时气体的平均相对分子质量增大的百分率为_______________（保留三位有效数字）。

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二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴产业。

（1）已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890KJ/mol、283KJ/mol、285.8KJ/mol，计算下列反应的反应热。CH4(g)+2CO2(g)=CO(g)+2H2(g)　 ΔH=_________kJ/mol

（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)△H。

①温度对CO2的平衡转化率和催化效率的影响如图所示。

图中M点时，乙烯的体积分数为_________（保留2位有效数字）；为提高CO2的平衡转化率，出改变温度外，还可采取的措施有__________、________。（任写两条）；

②不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

b曲线代表的物质是______ ；T1温度下的平衡转化率为_______，相对于起始状态，平衡时气体的平均分子量增大的百分率为______（保留三维有效数字）。

（3）电解法制取乙烯如图所示。其中电极a接电源的_______极，该电解反应式________。

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