工业上可采用甲烷来消除氮氧化物的污染，以处理为例，反应原理如下：反应Ⅰ：反应Ⅱ：【假设体系中不考虑的转化】

1. 工业上可采用甲烷来消除氮氧化物的污染，以 $\text{[math]}$ 处理为例，反应原理如下：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

【假设体系中不考虑 $\text{[math]}$ 的转化】

(1) 若体系中存在反应Ⅲ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则该反应自发进行的条件是：， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 某研究小组选择合适的催化剂，控制150℃和一定的投料比，在体积不变的密闭容器中投入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 进行反应，下列说法一定正确的是（）。 A. 恒温条件下，体系中混合气体密度不再随时间变化能说明反应达到平衡 B. 绝热条件下，反应Ⅰ平衡常数K不再随时间变化而变化说明该反应达到平衡 C. 其他条件不变，升高温度，能提高相同时间内处理 $\text{[math]}$ 的量 D. 其他条件不变，提高碳氮比 $\text{[math]}$ 可能会提高平衡体系中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数

(3) 在恒温条件下，分别将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 充入体积为 $\text{[math]}$ 的刚性密闭容器中，测得平衡时 $\text{[math]}$ 转化率为80％， $\text{[math]}$ 选择性为50％，请回答下列问题：

①该温度条件下反应Ⅰ平衡常数 $\text{[math]}$ 。

② $\text{[math]}$ 随时间变化数据如下表，一定条件下反应时间t与 $\text{[math]}$ 的转化关系如下图：

温度	时间/min	0	10	20	40	50
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	1.00	0.70	0.50	0.20	0.20
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	1.00	0.60	0.36	…	0.30

依据上表数据分析，请在时间t与 $\text{[math]}$ 的转化关系图中标示 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ （假设 $\text{[math]}$ ）条件下的变化曲线（要求有必要标注）

(4) 以稀硫酸作为电解质溶液，反应Ⅰ可以设计成原电池，请写出该电池工作时负极反应式：。

【考点】

电极反应和电池反应方程式; 化学平衡常数; 化学平衡转化过程中的变化曲线; 化学平衡的计算; 有关反应热的计算;

【答案】

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综合题普通

I．中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的全合成，相关成果由国际知名学术期刊《科学》在线发表。 $\text{[math]}$ 的捕集、利用与封存是科学家研究的重要课题，利用 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 制备“合成气” $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，合成气可直接制备甲醇，反应原理为： $\text{[math]}$ 。

（1）若要该反应自发进行，________(填“高温”或“低温”)更有利。

（2）在恒温，恒容密闭容器中，对于合成气合成甲醇的反应，下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。(填字母序号)。

A．反应物的物质的量的比值不变

B．混合气体的密度不再变化

C． $\text{[math]}$ 的百分含量不再变化

D． $\text{[math]}$

E．混合气体的平均相对分子质量不再变化

（3）把 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 是降碳并生产化工原料的常用方法，有关反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 合成 $\text{[math]}$ 反应的热化学方程式：________。

（4）受绿色植物光合作用的启示，太阳能固碳装置被设计出来，则固碳电极反应为________。

II．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了NO—CO的反应历程。在催化剂作用下，此反应为 $\text{[math]}$ 可有效降低汽车尾气污染物排放。

（5）探究温度、压强 $\text{[math]}$ 对反应 $\text{[math]}$ 的影响，如图所示，表示 $\text{[math]}$ 的是________(填标号)。

（6）一定温度下，向一容积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器按体积 $\text{[math]}$ 比例充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，压强为 $\text{[math]}$ 发生上述反应，当反应达到平衡时容器内压强变为起始时的 $\text{[math]}$ ，此温度下该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ ________( $\text{[math]}$ 为压强平衡常数)。

综合题普通

2. 我国在第75届联合国大会上正式提出了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标，所以研发利用二氧化碳技术，降低空气中二氧化碳含量成为重要的任务。 $\text{[math]}$ 甲烷化反应最早由化学家PaulSabatier提出。已知：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) $\text{[math]}$ 甲烷化反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，为了提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率可采取的措施有、（任写两条）。

(2) 利于反应Ⅱ自发进行的条件是（填“高温”或“低温”）；若反应Ⅱ在恒容绝热的密闭容器中发生，下列情况下反应一定达到平衡状态的是。

A.容器内的压强不再改变 B.容器内气体密度不再改变

C.容器内 $\text{[math]}$ D.容器内温度不变

(3) 反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，已知反应的 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数，与温度等有关），若平衡后升高温度，则 $\text{[math]}$ （填“增大”“不变”或“减小”）。

(4) 催化剂的选择是 $\text{[math]}$ 甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得 $\text{[math]}$ 转化率随温度变化的影响如图所示，高于320℃后，以 $\text{[math]}$ 为催化剂， $\text{[math]}$ 转化率略有下降，其可能的原因是。

(5) 在某催化剂表面： $\text{[math]}$ 利用该反应可减少 $\text{[math]}$ 排放，并合成清洁能源。一定条件下，在一密闭容器中充入1mol $\text{[math]}$ 和3mol $\text{[math]}$ 发生反应，下图表示压强为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化关系：

其中表示压强为 $\text{[math]}$ 下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化曲线为（填“①”或“②”）；b点对应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数）。