我国提出2060年前实现碳中和，为有效降低大气中CO2的含量，以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生主反应I，同时伴有副反应II发生。主反应I：副反应II：回答下列问题：

1. 我国提出2060年前实现碳中和，为有效降低大气中CO₂的含量，以CO₂为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。CO₂在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生主反应I，同时伴有副反应II发生。

主反应I： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

副反应II： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 几种化学键的键能如表所示：

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能/( $\text{[math]}$ )	413	436	a	745

则 $\text{[math]}$ 。

(2) 为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1 mol CO₂和4 mol H₂ ，在三种不同实验条件(见表)下进行两个反应，反应体系的总压强(p)随时间变化情况如图所示：

实验编号	a	b	c
温度/K	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
催化剂的比表面积/( $\text{[math]}$ )	80	120	120

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)，曲线II对应的实验编号是。

②若在曲线Ⅱ的条件下，20 min时达到平衡生成1.2 mol H₂O，则20 min内反应的平均速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应II的平衡常数 $\text{[math]}$ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，平衡时CH₄选择性=(CH₄选择性 $\text{[math]}$ ，计算结果保留三位有效数字)。

(3) 对于反应I，在一定条件下存在： $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ，相应的速率与温度关系如图所示。

反应I的平衡常数 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的代数式表示)；图中A、B、C、D四个点中，能表示反应已达到平衡状态的是点。

【考点】

反应热和焓变;

【答案】

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综合题困难

1. 用 $\text{[math]}$ 可以消除NO的污染，反应原理为 $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$ 。请回答下列问题：

化学键	$\text{[math]}$	H—O	$\text{[math]}$	N—H
键能/( $\text{[math]}$ )	946	463	942	391

(1) 该反应的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应物的总能量(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。

(2) 一定条件下，向一体积为1L的恒容密闭容器中充入0.5mol $\text{[math]}$ 和0.75molNO(g)，发生反应 $\text{[math]}$ ，反应过程中，每次达到平衡后仅改变一个条件，NO的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。

①该反应的平衡常数表达式为 $\text{[math]}$ 。

② $\text{[math]}$ 时刻改变温度， $\text{[math]}$ 时间段内， $\text{[math]}$ (填“>”、“<”或“=”，下同) $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

③ $\text{[math]}$ 时刻改变的条件为；若 $\text{[math]}$ 时刻使用催化剂，在图上画出NO的物质的量浓度随时间的变化曲线。

综合题普通

2. 某实验小组测量Fe粉与CuSO₄溶液反应的反应热。量取三份100.00mL浓度为0.200mol/L CuSO₄溶液和三份质量为1.68g Fe粉。将Fe粉和CuSO₄溶液分别在量热计中混合反应，并测量溶液温度变化，记录数据如下表：

	反应前溶液温度	混合后最高温度
第一次	20.2℃	30.1℃
第二次	20.3℃	30.4℃
第三次	20.4℃	29.0℃

已知：反应前后，溶液的比热容均近似为4.18J/(g∙℃)、溶液的密度均近似为1.00g/cm³ ，忽略溶液体积、质量变化和金属吸收的热量。请计算：

(1) 反应放出的热量Q=J。

(2) 反应Fe(s)+CuSO₄(aq)=FeSO₄(aq)+Cu(s)的∆HkJ/mol(列式计算)。

综合题普通

3. 已知某反应A(g)+B(g)=C(g)+D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

(1) 该反应是(填“吸热”或“放热”)反应，该反应的ΔH=kJ/mol (用含E₁、E₂的代数式表示)，1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。

(2) 若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，则E₁和E₂的变化是：E₁，E₂ΔH　(填“增大”“减小”或“不变”)。

综合题普通