CO2催化加氢制甲醇是实现碳达峰、碳中和的途径之一。

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1. CO₂催化加氢制甲醇 $\text{[math]}$ 是实现碳达峰、碳中和的途径之一。

(1) 该反应一般认为通过如下步骤来实现：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

请写出 $\text{[math]}$ 加氢制 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的热化学方程式。

(2) 原料气 $\text{[math]}$ 可通过反应 $\text{[math]}$ 获取，已知该反应中，初始混合气中的 $\text{[math]}$ 恒定时，温度、压强对平衡混合气中CH₄含量的影响如图所示：

①图中压强的关系是p₁p₂ (填“<”“>”或“=”)。

②该反应为反应(填“吸热”或“放热”)。

(3) 一定条件下，向体积为1L的恒容密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应生成甲醇，每次反应10分钟，测得CO₂转化率随温度变化关系如图所示。

①CO₂催化加氢制甲醇的平衡常数表达式K=。

②若密闭容器为绝热刚性容器，下列事实不能够说明反应已达到平衡的是。

A．混合气体的密度不再改变

B．混合气体的平均相对分子质量保持不变

C．当有 $\text{[math]}$ 断裂的同时有 $\text{[math]}$ 键断裂

D．CO₂和 $\text{[math]}$ 的体积分数相等

E．混合气体的浓度商Q不再改变

③已知A点为平衡状态，此时体系压强为p，求260℃该反应的平衡常数Kp=(用“平衡气体分压代替平衡浓度计算Kp，气体分压 $\text{[math]}$ 气体总压 $\text{[math]}$ 体积分数)， $\text{[math]}$ 时，CO₂的转化率随温度升高逐渐增大的原因是。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题困难

1. 研究发现，含PM2.5的雾霾主要成分有： $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 及可吸入颗粒等。

(1) 为消除 $\text{[math]}$ 对环境的污染，可利用 $\text{[math]}$ 在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol $\text{[math]}$

①下列表示 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 在一定条件下反应，生成无污染气体的能量转化关系示意图，正确的是。

②下图是反应 $\text{[math]}$ 过程中 $\text{[math]}$ 的体积分数随X变化的示意图，X代表的物理量可能是，理由是。

(2) 目前，消除氮氧化物污染有多种方法。用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：

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

某研究小组向某密闭容积固定的容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温( $\text{[math]}$ ℃)条件下反应，反应进行到不同时刻测得各物质的浓度如下表所示：

时间/min	NO/mol·L $\text{[math]}$	$\text{[math]}$ /mol·L $\text{[math]}$	$\text{[math]}$ /mol·L $\text{[math]}$
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

① $\text{[math]}$ ℃时，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 。(写数值即可，保留到小数点后两位)。

②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是。

③若升高温度至 $\text{[math]}$ ℃(其他条件不变)，达到平衡时，容器中NO、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度之比为5∶3∶3，则该反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”、“<”或“=”)。

④下列措施不能提高该反应中NO转化率的是

a．增加活性炭用量 b．升高温度 c．增大压强 d．移出产物 $\text{[math]}$

综合题普通

2. 二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题，回答下列问题：

已知：反应i． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ii． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 常温下，用氨水吸收 $\text{[math]}$ 可获得 $\text{[math]}$ 溶液。

①该反应的化学方程式为。

②反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数表达式为 $\text{[math]}$ 。

(2) 反应iii． $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ( (用含 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的代数式表示)， $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的代数式表示)。

(3) 一定条件下，在 $\text{[math]}$ 恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，发生主反应 $\text{[math]}$ 和副反应 $\text{[math]}$ 。测得温度对 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 平衡产率的影响如下图所示。

① $\text{[math]}$ (填“>”或“＜”)0。

②反应达到平衡后，保持温度和体积不变，向密闭容器中充入少量的稀有气体，则 $\text{[math]}$ (填“增大”“减小”或“不变”)，副反应的化学平衡(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。

③ $\text{[math]}$ 时，反应达到平衡，此时测得 $\text{[math]}$ 的物质的量为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的物质的量为 $\text{[math]}$ ，则副反应的 $\text{[math]}$ 。

综合题普通

$\text{[math]}$ 是主要的温室气体。利用 $\text{[math]}$ 制甲烷( $\text{[math]}$ )、甲醇( $\text{[math]}$ )、CO等燃料，可实现能源再生和 $\text{[math]}$ 的资源化利用。

Ⅰ．利用太阳能分解水获得氢气，再通过 $\text{[math]}$ 加氢制甲醇，反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）反应①的平衡常数表达式 $\text{[math]}$ ；

（2） $\text{[math]}$ 催化加氢制取 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的热化学方程式是。

Ⅱ．利用 $\text{[math]}$ 与氢气反应制取甲烷。对于反应 $\text{[math]}$ ，不同温度下经过相同反应时间 $\text{[math]}$ 转化率的变化曲线如图所示。

（3）请描述曲线( $\text{[math]}$ 转化率随着温度)变化趋势：，该反应是反应(填“吸热”或“放热”)。

Ⅲ．甲烷的温室效应约为 $\text{[math]}$ 的25倍，利用 $\text{[math]}$ 重整技术能将二者同时转化为合成气CO和 $\text{[math]}$ 而广受关注。该重整技术涉及的主要反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（4）为提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率，可采取的措施为(写出一条即可)。

（5）某温度下，向恒容容器中通入等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，初始总压强为p，反应达到平衡后，总压强变为1.6p，则该条件下的平衡常数 $\text{[math]}$ (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

综合题困难

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