研究的综合利用，对实现“碳达峰”和“碳中和”具有重要意义。请回答：

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1. 研究 $\text{[math]}$ 的综合利用，对实现“碳达峰”和“碳中和”具有重要意义。请回答：

(1) 一定条件下，二氧化碳和甲烷重整可制合成气（CO、 $\text{[math]}$ ），相关热化学方程式如下：

Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅲ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅳ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

① $\text{[math]}$ kJ/mol

②下列说法正确的是。

A．升高温度，有利于提高二氧化碳的转化速率

B．积碳能使催化剂失活，选择合适的温度可以降低催化剂积碳的速率

C．增大压强，有利于提高平衡时合成气的产率

D．增大 $\text{[math]}$ 的值，有利于提高 $\text{[math]}$

③在一定条件下， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在容器中发生以上反应，平衡时 $\text{[math]}$ 与反应温度（T）的关系如图1所示，700℃之后， $\text{[math]}$ 逐渐减小的原因是。

④T℃时，等物质的量 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在压强为p kPa的恒压容器中只发生反应Ⅰ， $\text{[math]}$ 体积分数（ $\text{[math]}$ ）随时间（t）的变化曲线如图2所示。此反应化学平衡常数 $\text{[math]}$ 。［对于气相反应，用某组分B的平衡压强 $\text{[math]}$ 代替物质的量浓度 $\text{[math]}$ 也可表示平衡常数，记作 $\text{[math]}$ ，如 $\text{[math]}$ ， p为平衡总压强， $\text{[math]}$ 为平衡系统中B的体积分数］。其他条件相同，若反应在起始压强为p kPa的恒容容器中发生，请在图2中画出 $\text{[math]}$ 体积分数（q）随时间（）的变化曲线（只作定性描述，无需计算平衡时 $\text{[math]}$ 体积分数）。

(2) 研究表明，利用电催化技术，在常温下可以将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 转化为尿素，电解原理如图3所示，阴极的电极反应式是。

【考点】

盖斯定律及其应用; 电极反应和电池反应方程式; 化学反应速率与化学平衡的综合应用; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 二氧化碳的资源化利用有利于实现我国提出的2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。CCUS(碳捕获、利用与封存)是应对全球气候变化的关键技术之一，可利用捕获的CO、 $\text{[math]}$ 等原料催化合成甲醇等。涉及的主要反应如下：

Ⅰ： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

Ⅱ： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

Ⅲ： $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 对于反应Ⅲ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，活化能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“小于”或“大于”)。

(2) 按反应Ⅰ生产甲醇时，通常会向反应体系中加入适量炭粉，可能的理由是。

(3) 下列有关说法正确的是_____。 A. 升高温度，反应Ⅰ逆反应速率增加，平衡常数减小 B. 反应Ⅰ分别在恒温恒容的密闭容器与恒温恒压的密闭容器中进行，前者 $\text{[math]}$ 的平衡转化率高 C. 恒温恒容的密闭容器中反应Ⅰ已达平衡，再加入一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的转化率可能同时都增大 D. 加入对反应Ⅱ催化效果更佳的催化剂，可以提高CO的平衡产率

(4) 一定条件下，在 $\text{[math]}$ 密闭容器中加入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 只发生反应Ⅱ： $\text{[math]}$ ，如图是随着反应的进行， $\text{[math]}$ 的浓度随时间改变的变化图。若在 $\text{[math]}$ 时刻再加入 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 时刻到达新的平衡。请你画出 $\text{[math]}$ 时刻 $\text{[math]}$ 的物质的量浓度随时间改变的变化图。

(5) 研究证明： $\text{[math]}$ 可在酸性介质中通过电解生成 $\text{[math]}$ ，则生成 $\text{[math]}$ 的电极反应式是。

综合题普通

2. CO₂的资源化利用能有效减少CO₂排放缓解能源危机。用CO₂、H₂为原料合成甲醇(CH₃OH)过程主要涉及以下反应：

a)CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁

b)CO₂g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g) △H₂=+41.2kJ/mol

c) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂(g)⇌ $\text{[math]}$ CH₃OH(g) △H₃=-45.1kJ/mol

(1) 根据盖斯定律，反应a的△H₁=。

(2) 我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了CO₂与H₂在TiO₂/Cu催化剂表面生成CH₃OH和H₂O的部分反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

反应历程中最小能垒(活化能)E_正eV。写出历程②的化学方程式。

(3) 上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。 A. 升高温度，反应b正向移动，反应c逆向移动 B. 加入反应a的催化剂，可以降低反应的活化能及反应热 C. 增大H₂的浓度，有利于提高CO₂的平衡转化率 D. 及时分离除CH₃OH，可以使得反应a的正反应速率增大

(4) 加压，甲醇产率将；若原料二氧化碳中掺混一氧化碳，随一氧化碳含量的增加，甲醇产率将。(填“升高”、“不变”、“降低”或“无法确定”)。

(5) 使用新型催化剂，让1molCO₂和3molH₂在1L密闭容器中只发生反应a、b，CO₂平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的CO₂物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示。

553K时，若反应后体系的总压为p，反应a的K_p=(列出计算式)。(K_p为压强平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度，气体的分压等于总压乘以物质的量分数)，由上图可知，适宜的反应温度为。

综合题普通

党的二十大报告中强调“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。 $\text{[math]}$ 的转化和利用是实现碳中和的有效途径。回答下列问题。

Ⅰ.利用 $\text{[math]}$ 合成淀粉的研究成果已经被我国科学家发表在Nature杂志上。其涉及的关键反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）反应③中 $\text{[math]}$ ，该反应的自发条件是(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)，该反应中活化能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)。

（2）在催化剂作用下，按 $\text{[math]}$ 的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气只发生①②两个反应。维持压强为3.2MPa，测得不同温度下，反应经过相同时间时 $\text{[math]}$ 的转化率、甲醇的选择性如图所示：

已知： $\text{[math]}$ 。

①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的，判断的依据是，在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是。

(2) $\text{[math]}$ 时，若反应从开始到达到a点所用时间为10min，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应②的 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数，A的平衡分压=A的物质的量分数 $\text{[math]}$ ，最终结果用分数表示)。

Ⅱ.已知 $\text{[math]}$ 与的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如图所示。

（3）图中 $\text{[math]}$ 从(填A或B)通入，a极的电极反应式是。

综合题普通