“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：反应a：反应b：回答下列问题：

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1. “碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。CH₄还原CO₂是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：

反应a： $\text{[math]}$

反应b： $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ/mol，该反应正向自发的条件为(填“高温”或“低温”)自发。

(2) 在刚性密闭容器中，进料比 $\text{[math]}$ 分别等于1.0、1.5、2.0，且反应达到平衡状态，甲烷的质量分数随温度变化的关系如图下1所示，曲线x对应的 $\text{[math]}$ 。

(3) 恒压、750℃时，CH₄和CO₂按物质的量之比1：3投料，反应经如图2流程(主要产物已标出)可实现CO₂高效转化。

①下列说法错误的是(填标号)。

A．CaO与CO₂的反应可促进Fe₃O₄氧化CO的平衡右移

B．Fe₃O₄和CaO都可以循环利用

C．H₂在过程ii将Fe₃O₄还原为单质铁

D．过程ii产生的H₂O最终被CaO吸收了

②过程ⅱ平衡后通入He，CO的物质的量的变化是(填“升高”“降低”或“不变”)。

(4) CH₄还原能力(R)可衡量CO₂转化效率， $\text{[math]}$ (同一时段内CO₂与CH₄的物质的量变化量之比)。常压下CH₄和CO₂按物质的量之比1：3投料，发生反应a和b．某一时段内CH₄和CO₂的转化率和R值随温度的变化分别如图3和图4所示。

①结合图3分析图4，R随温度升高呈现先降低后升高趋势的原因是。

②催化剂X可提高R值，另一时段内CH₄转化率、R值随温度变化如下表：

温度/℃	480	500	520	550
CH₄转化率/%	7.9	11.5	20.2	34.8
R	2.6	2.4	2.1	1.8

下列说法正确的是(填标号)。

A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高了反应a的速率

B．温度越低，含氢产物中H₂O占比越高

C．改变催化剂提高CH₄转化率，R值一定增大

【考点】

盖斯定律及其应用;

【答案】

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综合题困难

1. 在航天服、航天器、空间站等密闭系统中， $\text{[math]}$ 浓度过大，会导致呼吸急促、头晕头痛、昏迷甚至死亡，以下是清除 $\text{[math]}$ 的两种方式，据此回答下列问题：

(1) “ $\text{[math]}$ 反应”实现了 $\text{[math]}$ 甲烷化，科技人员基于该反应设计如图过程完成空间站中 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的循环，从而实现 $\text{[math]}$ 的再生。

①在特定温度下，由稳定态单质生成 $\text{[math]}$ 化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在 $\text{[math]}$ 的标准生成焓。

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
标准摩尔生成焓 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	0

则 $\text{[math]}$ 反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②有利于提高 $\text{[math]}$ 反应的转化率的措施有、。

③一定条件下， $\text{[math]}$ 分解形成碳的反应历程如图所示，决速步骤的反应方程式为。

(2) 航天员呼吸产生的 $\text{[math]}$ 还可以利用 $\text{[math]}$ 反应： $\text{[math]}$ 代替 $\text{[math]}$ 反应。在一容积可变的密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，容积的初始体积为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ 与温度 $\text{[math]}$ 压强 $\text{[math]}$ 的关系如图所示：

①压强 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

②温度 $\text{[math]}$ 下，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。该反应在A、B、C三点条件下的平衡常数 $\text{[math]}$ 的大小关系为：。

综合题普通

2. 水煤气是 $\text{[math]}$ 的主要来源，研究CaO对 $\text{[math]}$ 体系制 $\text{[math]}$ 的影响，涉及主要反应如下：

(Ⅰ) $\text{[math]}$

(Ⅱ) $\text{[math]}$

(Ⅲ) $\text{[math]}$

回答列问题：

(1) $\text{[math]}$ 的焓变 $\text{[math]}$ (用代数式表示)。

(2) 压力p下， $\text{[math]}$ 体系达平衡后，图示温度范围内 $\text{[math]}$ 已完全反应， $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 温度时完全分解。气相中CO， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则b线对应物种为(填化学式)。当温度高于 $\text{[math]}$ 时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是。

(3) 压力p下、温度为 $\text{[math]}$ 时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数 $\text{[math]}$ ；此时气体总物质的量为4.0mol，则 $\text{[math]}$ 的物质的量为mol；若向平衡体系中通入少量 $\text{[math]}$ ，重新达平衡后，分压 $\text{[math]}$ 将(填“增大”“减小”或“不变”)， $\text{[math]}$ 将(填“增大”“减小”或“不变”)。

综合题普通

3. 请应用化学反应原理的相关知识解决下列问题：

（1）已知NaCl的溶解过程：NaCl(s)=Na^＋(aq)＋Cl^－(aq) ΔH＝＋3.8kJ/mol

Na(s)－e^－=Na^＋(aq) ΔH＝－240kJ/mol，

$\text{[math]}$ Cl₂(g)＋e^－=Cl^－(aq) ΔH＝－167kJ/mol，写出钠在氯气中燃烧的热化学方程式。

（2）一定条件下，在2L恒容密闭容器中充入1.5molCO₂和3molH₂发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g)⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g)，图是反应体系中CO₂的平衡转化率与温度的关系曲线。已知在温度为500K的条件下，该反应10min达到平衡；

①该反应是(填“吸热”或“放热”)反应。

②在0～10min时段反应速率v(H₂)为。

③若改充入2molCO₂和3molH₂ ，图中的曲线会(填“上移”或“下移”)。

（3）根据表数据回答问题：

表1　25℃时浓度为0.1mol/L两种溶液的pH

溶质	NaClO	Na₂CO₃
pH	9.7	11.6

表2　25℃时两种酸的电离平衡常数

	Ka₁	Ka₂
H₂SO₃	1.3×10^－²	6.3×10^－⁸
H₂CO₃	4.2×10^－⁷	5.6×10^－¹¹

①根据表1能不能判断出H₂CO₃与HClO酸性强弱？(填“能”或“不能”)。

②0.10mol·L－1Na₂SO₃溶液中离子浓度由大到小的顺序为。

③H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应的离子方程式为。

（4）已知：t℃时，Ksp(AgCl)＝1.5×10^－¹⁰、Ksp(Ag₂CrO₄)＝2.0×10^－¹²；AgCl为白色沉淀，Ag₂CrO₄为砖红色沉淀，t℃时，向Cl^－和 $\text{[math]}$ 浓度均为0.1mol/L的混合溶液中逐滴加入AgNO₃溶液至过量且不断搅拌，实验现象为。

综合题普通

实验编号	反应物组成
a	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉末 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
b	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
c	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ 饱和石灰水
d	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ 石灰乳
e	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉末 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

温度/ $\text{[math]}$	950	1000	1050	1100	1150
$\text{[math]}$	0.5	1.5	3.6	5.5	8.5
$\text{[math]}$	0.0	0.0	0.1	0.4	1.8