二氧化碳加氢合成甲醇是化学固碳的一种有效途径，不仅可以有效减少空气中的CO2排放.还可以制备出甲醇清洁能源。在CO2转化为甲醇过程中，伴随有副反应发生，因此常使用催化剂调节控制反应。科学研究者结合实验与计算机模拟，研究了CO2与H2分别在Zn/Cu、ZnO/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程(如图1所示)，其中ts

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1. 二氧化碳加氢合成甲醇是化学固碳的一种有效途径，不仅可以有效减少空气中的CO₂排放.还可以制备出甲醇清洁能源。在CO₂转化为甲醇过程中，伴随有副反应发生，因此常使用催化剂调节控制反应。科学研究者结合实验与计算机模拟，研究了CO₂与H₂分别在Zn/Cu、ZnO/Cu催化剂表面生成CH₃OH和H₂O的部分反应历程(如图1所示)，其中ts－n表示过渡态。

回答下列问题：

(1) ①图1表示的反应中，若每生成1mol甲醇，反应物与生成物总能量差为58kJ，则反应的热化学方程式为，从反应原理分析，下列更利于该反应进行的条件是(填标号)。

a.高压、高温 b.高压低温 c.低压、高温 d.低压低温

②已知CO₂和H₂可发生副反应：CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g) ΔH=+41kJ•mol^-1部分相关化学键的键能数据如表：

化学键	H－H	C－O	H－O	C－H	C≡O
E/(kJ•mol^-1)	436	326	464	414	1061

由此计算E(C=O)=kJ•mol^-1。

(2) 在图1给出的反应历程中，若选择Zn/Cu作为催化剂则正反应最大的活化能发生在(用“ts－n”具体数字表示)。图示结果显示，选择ZnO/Cu作为催化剂更优于Zn/Cu，其主要原因是。

(3) 图2为使用Zn/Cu催化剂、分别在525K和550K条件下(其它条件相同)，CO₂和H₂按投料比1：9进行反应生成CH₃OH的过程中，CO₂的转化率随时间变化图示。

①温度略为升高(从525K→550K)，CO₂的转化率明显增大的可能原因是。

②工业生产中，对于气相的反应体系，还可用反应体系中各组分的分压来表示化学平衡常数(K_p)。如反应：aA(g)+bB(g) $\text{[math]}$ dD(g)+eE(g)达到平衡时，K_p= $\text{[math]}$ ，组分分压p(A)=P_总× $\text{[math]}$ 。现保持550K、pkPa条件，CO₂和H₂按投料比(物质的量)1：9进行生成CH₃OH反应，达到平衡时，CO₂的转化率为α，则反应的化学平衡常数K_p=(列出含α、p计算式)。

【考点】

活化能及其对化学反应速率的影响; 催化剂; 化学平衡的影响因素; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 铝系金属复合材料能有效还原去除水体中的硝酸盐污染。铝粉表面复合金属的组分和含量，会影响硝酸盐的去除效果。

(1) 在相同实验条件下，分别使用纯铝粉和Cu负载量为3%、4%、5%的Al/Cu二元金属复合材料对硝酸盐的去除效果如图所示。

①由如图可知用Al/Cu二元金属复合材料去除水体中硝酸盐效果明显优于铝粉，可能原因是。

②实验发现Al/Cu二元金属复合材料中Cu负载量过高也不利于硝酸盐的去除，可能原因是。

(2) 在Al/Cu二元金属复合材料基础上引入Pd形成三元金属复合材料，其去除水体中硝酸盐的机理如图所示。

①使用Al/Cu二元金属复合材料，可将水体中硝酸盐转化为铵盐，该转化的机理可描述为： H⁺吸附在Cu表面并得电子生成强还原性的吸附氢H(ads)，， NH₃与H⁺结合为 $\text{[math]}$ 进入溶液。

②引入Pd的Al/Cu/Pd三元金属复合材料，硝酸盐转化为N₂选择性明显提高，可能原因是

③其他条件相同时，Al/Cu/Pd 三元金属复合材料去除水体中硝酸盐的效果与溶液pH关系如图所示。水体pH在4至6范围内，随pH增大硝酸盐去除率降低的可能原因是；水体pH在8.5至10范围内，随pH增大硝酸盐去除率升高的可能原因是。

综合题普通

2. 硫油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：

(1) 已知下列反应的热化学方程式：

$\text{[math]}$

写出 $\text{[math]}$ 热分解反应 $\text{[math]}$ 自发反应的条件及判据。

(2) 较普遍采用的 $\text{[math]}$ 处理方法是克劳斯工艺，即利用反应 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 生成单质硫。另一种方法是利用反应 $\text{[math]}$ 高温热分解 $\text{[math]}$ 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优缺点是。

(3) 热解 $\text{[math]}$ 可制备 $\text{[math]}$ 。根据文献，将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体导入石英管反应器热解 $\text{[math]}$ 一边进料，另一边出料 $\text{[math]}$ ，发生如下反应；

Ⅰ： $\text{[math]}$

Ⅱ： $\text{[math]}$

总反应：Ⅲ： $\text{[math]}$

投料按体积之比 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ ，并用 $\text{[math]}$ 稀释；常压、不同温度下反应相同时间后，测得 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的体积分数如表：

温度 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

请回答：

$\text{[math]}$ 下列说法正确的是。

A．其他条件不变时，用空气替代 $\text{[math]}$ 作稀释气体，对实验结果几乎无影响

B．其他条件不变时，温度越高， $\text{[math]}$ 的转化率不一定越高

C．在 $\text{[math]}$ 范围内 $\text{[math]}$ 其他条件不变 $\text{[math]}$ 随着温度升高， $\text{[math]}$ 的体积分数先升高后减低

D．恒温恒压下，增加 $\text{[math]}$ 的体积分数， $\text{[math]}$ 的浓度升高

$\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 反应条件下，只充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 气体进行 $\text{[math]}$ 热分解反应。已知反应一开始， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 平衡时混合气中 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的分压相等，则平衡常数 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 对于气相反应，用某组分 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为平衡总压强， $\text{[math]}$ 为平衡系统中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数 $\text{[math]}$ 。