二氧化碳是潜在的碳资源，无论是天然的二氧化碳，还是各种炉气、尾气、副产气，进行分离回收和提纯，合理利用，意义重大。在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略下，将CO2和CO转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。

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1. 二氧化碳是潜在的碳资源，无论是天然的二氧化碳，还是各种炉气、尾气、副产气，进行分离回收和提纯，合理利用，意义重大。在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略下，将CO₂和CO转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。

(1) 由CO₂制取CH₄的部分反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

则反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ kJ/mol。

(2) 若在体积为1.0L的恒容密闭容器中充入xmolCO₂和ymolH₂模拟工业合成甲醇的反应： $\text{[math]}$ 。

①关于图1，下列有关说法正确的是。

A．该反应为 $\text{[math]}$

B．若加倍投料，曲线A不可变为曲线B

C．当 $\text{[math]}$ ，该反应达到平衡状态

D．容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变，均可以说明该反应达到平衡状态

②若x=2、y=3，测得在相同时间内，不同温度下H₂的转化率如图2所示， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (“>”、<”或“=”)；填T₂时，起始压强为10MPa，则 $\text{[math]}$ MPa^-2(列式计算；保留两位小数； $\text{[math]}$ 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

(3) 一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，控制CO₂和H₂初始投料比为1∶1，分别在不同温度T₁、T₂、T₃下反应，达到平衡后，CO₂的转化率分别为50%、60%、75%，已知反应速率 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。 $\text{[math]}$ 最大的是温度(填“T₁”、“T₂”或“T₃”)。

(4) 利用电化学可以将CO₂有效转化为 $\text{[math]}$ ，装置如图所示。装置工作时，阴极除有 $\text{[math]}$ 生成外，还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是，标准状况下，当阳极生成O₂的体积为112mL时，测得阴极区内的 $\text{[math]}$ ，则电解效率。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知： $\text{[math]}$ 。

【考点】

化学平衡常数;

【答案】

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综合题困难

1. 合成氨及氮氧化物的有效去除、资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。

(1) 已知合成氨反应中每生成 $\text{[math]}$ ，放出 $\text{[math]}$ 热量，请写出合成氨的热化学方程式，已知合成氨反应 $\text{[math]}$ 的逆反应活化能为 $\text{[math]}$ ，则其正反应活化能为 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示)。

(2) 已知：① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

若向 $\text{[math]}$ 恒容密闭容器中加 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生上述反应，达到平衡时，容器中 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ，此时 $\text{[math]}$ 的浓度为 $\text{[math]}$ ，反应①的平衡常数 $\text{[math]}$ 为。

(3) 某化工厂排出的尾气(含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )治理的方法为在密闭容器中发生如下反应： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 表面进行反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图所示：

则 $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 表面上的反应可用化学方程式为。

(4) 已知 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，该反应在(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行，为探究温度及不同催化剂对该反应的影响，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得 $\text{[math]}$ 产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下，图中 $\text{[math]}$ 点对应的速率(对应温度400℃) $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ ，温度高于400℃， $\text{[math]}$ 产率降低的原因可能是。

(5) 一种以熔融 $\text{[math]}$ (添加 $\text{[math]}$ )为电解质，以多孔镍为电极材料，在常压下电化学合成氨的原理如图所示。写出阳极发生的电极反应式：。

综合题困难

2. 天然气净化厂和石油化工厂均需要处理过程气中的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，以实现硫资源的高效回收和含硫污染物的减排。

(1) 一般采用选择性加氢催化剂处理 $\text{[math]}$ ，将其转化为单质硫，主要发生以下反应：

反应Ⅰ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 。

理论上分析，处理 $\text{[math]}$ 时，下列措施中能提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率，同时加快反应速率的是。

A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．增大 $\text{[math]}$ 的浓度

(2) 下图表示反应温度对选择性加氢催化剂活性的影响判断 $\text{[math]}$ 加氢转化为 $\text{[math]}$ 的最佳温度为 $\text{[math]}$ ，理由是。在 $\text{[math]}$ 阶段 $\text{[math]}$ 总转化率增幅较大，试推测其主要原因。

(3) 处理 $\text{[math]}$ 可采用高温热分解法： $\text{[math]}$ 。已知：组分的平衡分压 $\text{[math]}$ 组分的物质的量分数 $\text{[math]}$ 总压。

①保持总压不变时，在 $\text{[math]}$ 热分解反应器中通入 $\text{[math]}$ ，可提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率，其原因是。在一定反应条件下，将 $\text{[math]}$ 的混合气进行 $\text{[math]}$ 热分解反应，平衡时混合气中 $\text{[math]}$ 分压是 $\text{[math]}$ 的2倍，则 $\text{[math]}$ 平衡转化率为。

②若 $\text{[math]}$ 的压力转化率表示为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 的初始压力， $\text{[math]}$ 为某时刻 $\text{[math]}$ 的分压)，维持温度和压强不变，一定量的 $\text{[math]}$ 分解达到平衡时，用各组分的平衡分压表示的平衡常数 $\text{[math]}$ ，则平衡时 $\text{[math]}$ 的压力转化率 $\text{[math]}$ 。