二氧化碳的利用具有潜在的商业价值。回答下列问题。Ⅰ．在负载型金属催化剂作用下，可实现低温下CO2甲烷化，相关主要化学反应有：① ② （1）已知，则ΔH2=。（2）催化剂选择性是低温下实现CO2甲烷化的关键因素。某课题组对不同Ni含量Ni－CeO2介孔催化剂进行了表征测试，实验结果如下：①图1：m点(填“是”或“不是”)该温度下CO2的平衡转化率，理由是。②由图1和图2可知，该反应的最佳催化剂为。A. 100% Ni B. 50% Ni－CeO2C. 20% Ni－CeO2 D. 10% Ni－CeO2③某温度下，容器体积为1.0L，控制CO2和H2初始投料量为分别5mol和20mol，CO2的平衡转化率和甲烷的选择性分别为80%、90%，则该温度下反应①的平衡常数K=。(保留2位有效数字)[CH4的选择性]Ⅱ．CO2与H2可直接合成CH3OCH3：（3）若该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH0(填“>”、“<”或“=”)，该反应在(填“高温”、“低温”或“任意温度”)下自发进行。（4）某温度下，将1mol CO2和2.8mol H2通入1L恒容密闭容器中反应，测得CO2平衡转化率为60%。实验测得：，， k正、k逆为速率常数，只与温度有关。则该温度时，k正与k逆的比值为(保留2位有效数字)。

1. 已知：C(石墨，s) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

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

写出C(石墨，s)与 $\text{[math]}$ (g)反应生成1mol $\text{[math]}$ (g)的热化学方程式(ΔH用含a、b、c表示)。

填空题容易

2. 近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

反应II： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应III： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应I的热化学方程式为。

填空题容易

3. 奥运会火炬常用的燃料为丙烷和甲醇。丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

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

相同条件下，反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 。

解答题容易

1.

异丁烯 $\text{[math]}$ 是一种重要的有机化工原料，主要用于生产高辛烷值汽油调和剂、橡胶、汽油添加剂和润滑油等。

Ⅰ．可由异丁烷 $\text{[math]}$ 直接裂解脱氢制备异丁烯，反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）异丁烷、异丁烯、氢气的燃烧热数值如下表所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

物质	燃烧热 $\text{[math]}$ /(kJ/mol)
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

（2）异丁烷的转化率和异丁烯的选择性(选择性 $\text{[math]}$ )随温度的变化如图所示。当温度升高时，异丁烯的选择性变化的原因可能有(填标号)。

a．异丁烷在高温下裂解发生副反应

b．异丁烯在高温下发生聚合反应

c．催化剂的活性增大

d．平衡向逆反应方向移动

（3）研究人员对该合成方法进行改进，在一定条件下加入适量空气可以采用异丁烷氧化脱氢法来制备异丁烯，反应方程式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，与异丁烷直接脱氢制备异丁烯相比，该方法更加节约能源，在较低温度下即可自发进行，原因是。

Ⅱ．甲醇与异丁烯在一定条件下可以发生加成反应生成甲基叔丁基醚(用X表示)，反应方程式为 $\text{[math]}$ ，在一容积固定为VL的容器中充入甲醇和异丁烯，甲醇和异丁烯的初始物质的量均为 $\text{[math]}$ ，分别在 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两个温度下发生该反应，异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示：

（4）该反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)， $\text{[math]}$ 三点中反应平衡常数最大的是(填字母)。

（5） $\text{[math]}$ 温度下，反应达到平衡后，将反应生成的X全部移走，在容器内重新达到平衡时X占容器中气体的体积分数(填“增大”“减小”或“不变”)。

（6） $\text{[math]}$ 温度下，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 的式子表示)。

综合题困难

2. $\text{[math]}$ 的有效利用可减缓能源问题，由 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 可直接制备甲醇( $\text{[math]}$ )，主要过程包括以下三个反应：

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

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

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

(1) 反应Ⅰ在一定条件可以自发进行，该反应的熵变 $\text{[math]}$ 0(填“>”、“＜”或“=”)。

(2) 反应Ⅲ的平衡常数 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的式子表示)，若该反应生成 $\text{[math]}$ ，放出热量 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 。

(3) 一定条件下，向体积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 发生以上三个反应，反应 $\text{[math]}$ 达到平衡，测得容器中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。则平衡时 $\text{[math]}$ 的平衡浓度为，反应Ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ (保留2位小数)。

(4) 不同压强下，按照 $\text{[math]}$ 投料，实验测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率和 $\text{[math]}$ 的平衡产率随温度的变化关系如图所示。

①纵坐标表示 $\text{[math]}$ 平衡产率的是图(填“甲”或“乙”)。

②压强 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 由大到小的顺序为。

③图乙 $\text{[math]}$ 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是。

综合题普通

3. 近年来“雾霾”污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO₂、CO等气体，火力发电厂释放出大量的NOx、SO₂和CO₂等气体也是其原因，现在对其中的一些气体进行了一定的研究：

(1) 用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。

已知：①CH₄(g) + 4NO₂(g) = 4NO(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g) △H = - 574 kJ/mol

②CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g) △H = - 1160 kJ/mol

③H₂O(g) = H₂O(l) △H = - 44.0 kJ/mol

写出 CH₄(g)与 NO₂(g)反应生成 N₂(g)、CO₂(g)和 H₂O(l)的热化学方程式：。

(2) 汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体。4CO(g)＋2NO₂(g) $\text{[math]}$ 4CO₂(g)＋N₂(g) ΔH＝-1200 kJ·mol^-1

对于该反应，温度不同(T₂＞T₁)、其他条件相同时，下列图象正确的是(填代号)。

(3) 用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+CO₂(g) ΔH=a kJ/mol

在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

时间/min 浓度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.0	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N₂	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO₂	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①根据图表数据分析T₁℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v(NO)= ；计算该反应的平衡常数K=。

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是(填字母代号)。

A．通入一定量的CO₂ B．加入合适的催化剂

C．适当缩小容器的体积 D．通入一定量的NO

E．加入一定量的活性炭

③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为2：1：1，则达到新平衡时NO的转化率(填“升高”或“降低”)，a0(填“>”或“<”)。

(4) 温度T₁和T₂时，分别将0.50 mol CH₄和1.2mol NO₂充入1 L的密闭容器中发生反应：CH₄(g)＋2NO₂(g) $\text{[math]}$ N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=bkJ/mol。

测得有关数据如下表：

温度

时间/min

物质的量

0

10

20

40

50

T₁

n(CH₄)/mol

0.50

0.35

0.25

0.10

T₂

n(CH₄)/mol

0.50

0.30

0.18

x

0.15

下列说法正确的是__________________。

A. T₁＞T₂ ，且b＞0 B. 当温度为T₂、反应进行到40 min时， x＞0.15 C. 温度为T₂时，若向平衡后的容器中再充入0.50 mol CH₄和1.2mol NO₂ ，重新达到平衡时，n(N₂)<0.70mol D. 温度为T₁时，若起始时向容器中充入0.50 mol CH₄(g)、0.50 molNO₂(g)、1.0 mol N₂(g)、2.0 molCO₂(g)、0.50molH₂O(g)，反应开始时，ν(正)＞ν(逆)

综合题困难

1. 已知：C(s)＋H₂O(g)

CO(g)＋H₂(g) △H₁ K₁

CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H₂ K₂

CO₂(g)＋2H₂(g)=C(s)＋2H₂O(g) △H₃ K₃

在同一温度下，下列关系正确的是

A. △H₃=－(△H₁＋△H₂)K₁·K₂·K₃=1 B. △H₃=△H₁＋△H₂K₁＋K₂=K₃ C. △H₃=－(△H₁＋△H₂)K₁·K₂=K₃ D. △H₃=△H₁＋△H₂K₁·K₂·K₃=1

单选题容易

2.

I.下表是该小组研究影响过氧化氢 $\text{[math]}$ 分解速率的因素时采集的一组数据：用 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 制取 $\text{[math]}$ 所需的时间(秒)

	30% $\text{[math]}$	15% $\text{[math]}$	10% $\text{[math]}$	5% $\text{[math]}$
无催化剂、不加热	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应
无催化剂、加热	360s	480s	540s	720s
$\text{[math]}$ 催化剂、加热	10s	25s	60s	120s

（1）该研究小组在设计方案时，考虑了浓度、________、________等因素对过氧化氢分解速率的影响。

II.分析 $\text{[math]}$ 的催化分解原理

催化 $\text{[math]}$ 分解的原理分为两步，总反应可表示为： $\text{[math]}$ 。若第一步反应为 $\text{[math]}$ 慢反应

（2）则第二步反应为________ $\text{[math]}$ 快反应

III.高温条件下二氧化碳可以氢化制备乙烯。

（3）已知下列反应的热化学方程式：

i. $\text{[math]}$ 　 $\text{[math]}$ ；

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

反应iii： $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ ，平衡常数 $\text{[math]}$ ________(用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示)。

（4）研究表明，合成气体在 $\text{[math]}$ 、起始 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 平衡转化率随温度的变化如图1所示，乙烯选择性随温度的变化如图2所示[乙烯选择性 $\text{[math]}$ ]：

① $\text{[math]}$ 平衡转化率随温度升高出现先下降后升高可能的原因是________。

②700K时，反应i的 $\text{[math]}$ ________(列出计算式即可)。

（5）关于上述反应，下列说法正确的是_______(填选项字母)。

A. 提高投料比 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的平衡转化率减小

B. 使用高效催化剂可提高平衡时乙烯的体积分数

C. 若在恒容、绝热容器中进行，温度不变则反应达到平衡

D. 体系内 $\text{[math]}$ 比值不变反应达到平衡状态

综合题困难

3.

温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将 $\text{[math]}$ 应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。

Ⅰ．在催化作用下由 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 的反应历程示意图如图。

（1）在合成 $\text{[math]}$ 的反应历程中，下列有关说法正确的是___________(填字母)。

A. 该催化剂使反应的平衡常数增大

B. $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ 过程中，有C-H断裂和C-C形成

C. 生成乙酸的反应原子利用率为100%

D. $\text{[math]}$

Ⅱ．以 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为原料制备“21世纪的清洁燃料”二甲醚( $\text{[math]}$ )涉及的主要反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（2）反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ________。

（3）在压强、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的起始投料一定的条件下，发生反应①、②，实验测得 $\text{[math]}$ 平衡转化率和平衡时 $\text{[math]}$ 的选择性随温度的变化如图所示。

已知： $\text{[math]}$ ，其中表示平衡时 $\text{[math]}$ 的选择性的是曲线________(填“①”或“②”)；温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是________；为同时提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率和平衡时 $\text{[math]}$ 的选择性，应选择的反应条件为________(填字母)。

a．低温、低压 b．高温、高压 c．高温、低压 d．低温、高压

Ⅲ．以CO₂、C₂H₆为原料合成的主要反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（4）某温度下，在0.1MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，达到平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数 $\text{[math]}$ ________MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

综合题普通

1. 回收利用 $\text{[math]}$ 解决空间站供氧问题，物质转化如图所示：

(1) 反应 $\text{[math]}$ 是回收利用 $\text{[math]}$ 的关键步骤。

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

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

反应 $\text{[math]}$ 的热化学方程式为：。

(2) 将原料气按 $\text{[math]}$ 置于恒容密闭容器中发生反应 $\text{[math]}$ ，在相同时间内测得 $\text{[math]}$ 的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。

①理论上，能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的措施有(写出两条)。

②空间站反应器内，通常采用反应器前段加热，后段冷却的分法来提高 $\text{[math]}$ 的转化效率，原因是。

(3) 用 $\text{[math]}$ 代替反应 $\text{[math]}$ ，可实现氢、氧元素循环利用，缺点是一段时间后催化剂的催化效果会明显下降，其原因是。

(4) 原料气 $\text{[math]}$ 还可通过反应 $\text{[math]}$ 获取。

① $\text{[math]}$ 时，向容积固定为 $\text{[math]}$ 的容器中充入 $\text{[math]}$ 水蒸气和 $\text{[math]}$ ，反应达平衡后，测得 $\text{[math]}$ 的浓度为 $\text{[math]}$ ，则该温度下反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 为。