题目内容

12．二氧化碳的捕集、利用与封存（CCUS）是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业．
（1）已知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1=akJ•mol-1
CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H2=bkJ•mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H3=ckJ•mol-1
反应CO2（g）+CH4（g）=2CO（g）+2H2（g）的△H=（a+2b-2c）kJ•mol-1．
（2）利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2+3H2?CH3OH+H2O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图1所示．

①a点所代表的状态不是（填“是”或“不是”）平衡状态．
②c点CO2的转化率高于b点，原因是b、c点均未达到平衡状态，c点温度高，反应速率较快，故CO2的转化率较大．
（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO副产物出现：
H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）△H＞0，且CO2的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外，还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响（用空间流率表示）．通过实验分别得到数据图2、3：
①由图2得，最佳空间流率为3600h-1；
②在其他条件不变的前提下调整催化剂配比，并记录到达平衡所需的时间，得到如表数据，试说明不选择单组份ZnO原因是使用单组分ZnO时反应速率虽然快，但是由图3可知，二氧化碳转化率、甲醇的产率都过低，实际生产中没有意义，故不采用．
催化剂组分质量分数（%）CuO0255075100
 ZnO1007550250
 到达平衡所需时间（h）2.57.48.112无催化活性
③在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应，恒温下c（CO）随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图5所示．若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，则改变的条件是加入催化剂；
（4）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n（H2）：n（CO2）=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2（g）+6H2（g）?C2H4（g）+4H2O（g）△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图4所示：
①该进行的反应的△S＜0（填：“＞”或“＜”）
②对于气体反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作KP），则该反应的KP=$\frac{p（{C}_{2}{H}_{4}）×{p}^{4}（{H}_{2}O）}{{p}^{2}（C{O}_{2}）×{p}^{6}（{H}_{2}）}$．
③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强；提高氢气和二氧化碳物质的量的比值（列举2项）．

分析 （1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H1=a kJ•mol-1
②CO（g）+H2O （g）═CO2（g）+H2 （g）△H2=b kJ•mol-1
③2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H3=c kJ•mol-1，
根据盖斯定律，①+②×2-2×③可得：CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g），反应的焓变也进行相应的计算；
（2）①催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡，不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下达平衡时CO2的转化率相同；
②b、c点均未达到平衡状态，升高温度，化学反应速率加快，CO2的转化率较大；
（3）①根据二氧化碳转化率最大、甲醇产量最大，选择最佳空间流率，流动速率高会消耗能量；
②使用单组份ZnO时反应速率虽然最快，但是由图3可知，CO2转化率、CH3OH产率均过低；
③由图可知，在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，反应速率加快，不影响平衡移动，不可能是升高温度，且改变条件浓度也不变，不可能是增大压强，可能是加入催化剂；
（4）①反应是气体物质的量减小的反应，混乱度减小；
②Kp等于各产物平衡分压系数次方的乘积和各个反应物平衡分压系数次方乘积的比值；
③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强或提高氢气和二氧化碳物质的量的比值等．

解答 解：（1）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H1=a kJ•mol-1
②CO（g）+H2O （g）═CO2（g）+H2 （g）△H2=b kJ•mol-1
③2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H3=c kJ•mol-1，
根据盖斯定律，①+②×2-2×③可得：CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g），则△H=（a+2b-2c）kJ•mol-1，
故答案为：（a+2b-2c）；
（2）①催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡，所以不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下达平衡时CO2的转化率相同，故a点所代表的状态不是平衡状态，
故答案为：不是；
②b、c点均未达到平衡状态，c点温度高，反应速率较快，故CO2的转化率较大；
故答案为：b、c点均未达到平衡状态，c点温度高，反应速率较快，故CO2的转化率较大；
（3）①由图可知，在3600h-时，二氧化碳转化率最大，甲醇产量最大，流动速率高会消耗能量，故最佳流动速率为3600h-，
故答案为：3600；
②使用单组份ZnO时反应速率虽然最快，但是由图3可知，CO2转化率、CH3OH产率均过低实际生产中没有意义，故不采用，
故答案为：使用单组分ZnO时反应速率虽然快，但是由图3可知，二氧化碳转化率、甲醇的产率都过低，实际生产中没有意义，故不采用；
③由图可知，在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，反应速率加快，不影响平衡移动，不可能是升高温度，且改变条件浓度也不变，不可能是增大压强，可能是加入催化剂，
故答案为：加入催化剂；
（4）①反应是气体物质的量减小的反应，混乱度减小，则△S＜0，故答案为：＜；
②该反应的Kp等于各产物平衡分压系数次方的乘积和各个反应物平衡分压系数次方乘积的比值，即KP=$\frac{p（{C}_{2}{H}_{4}）×{p}^{4}（{H}_{2}O）}{{p}^{2}（C{O}_{2}）×{p}^{6}（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{p（{C}_{2}{H}_{4}）×{p}^{4}（{H}_{2}O）}{{p}^{2}（C{O}_{2}）×{p}^{6}（{H}_{2}）}$；
③提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强或提高氢气和二氧化碳物质的量的比值，
故答案为：增大压强；提高氢气和二氧化碳物质的量的比值．

点评 本题考查化学平衡的影响、图象分析、反应热计算等，需要学生具备扎实的基础，侧重考查阅读获取信息能力、分析解决问题的能力，难度较大．

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10．将25.6克的铜完全溶于适量的浓硝酸中，收集到氮的氧化物（NO2、N2O4、NO）的混合气，这些混合气恰好能被250ml 2mol/L NaOH溶液完全吸收，生成NaNO2和NaNO3的盐溶液，则其中NaNO3的物质的量为（　　）
A．0.1 molB．0.2 molC．0.3molD．0.4 mol
3．无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等．工业上由铝土矿（主要成分是A12O3和Fe2O3）和石油焦（主要成分是C）按如图所示流程进行一系列反应来制备无水AlCl3．

（1）氯化铝在加热条件下易升华，气态氯化铝的化学式为Al2Cl6，每种元素的原子最外层均达到8电子稳定结构，则AlCl3是：分子晶体，其结构式为：．
（2）氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式是A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C13+3CO．
（3）冷却器排出的尾气中含有大量CO和少量Cl2，需用Na2SO3溶液除去Cl2，此反应的离子方程式为：SO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+．
（4）升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是：除去FeCl3．
（5）AlCl3产品中Fe元素含量直接影响其品质，为测定产品中Fe元素的含量，现称取16.25g无水AlCl3产品，溶于过量的NaOH溶液，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重残留固体质量为0.32g．则产品中Fe元素的含量为：1.38%．
20．氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品．某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按如图1流程制备氯化铜晶体（CuCl2•2H2O）．（已知Fe3+沉淀完全的pH为3.6，Cu2+开始沉淀的pH为6.4）

（1）实验室采用如图2所示的装置，可将粗铜与Cl2反应转化为固体1（加热仪器和夹持装置已略去）．
①仪器A的名称是分液漏斗．
②装置B中发生反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
③装置Ⅳ中盛装的试剂是NaOH溶液，其作用是Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O．（用离子方程式表示）
④CuCl2溶液是经一系列操作可得氯化铜晶体，操作的程序依次为蒸发浓缩、冷却结晶过滤、自然干燥．
（2）CuCl2溶液得到CuCl2•2H2O的过程中要加入盐酸的目的是抑制铜离子的水解，提高产品的产率（或纯度）．
7．一定条件下合成乙烯：6H2（g）+2CO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H1
已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-480kJ•mol-1
CH2=CH2（g）+3O2（g）=2CO2（g）+2H2O（g）△H3=-1400kJ•mol-1

（1）△H1=-40kJ•mol-1．请标出该反应电子转移的方向和数目．
（2）温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1，下列说法正确的是AB．
A．生成乙烯的速率：v（M）有可能小于v（N）
B．平衡常数：KM＞KN
C．催化剂会影响CO2的平衡转化率
（3）若投料比n（H2）：n（CO2）=3：1，则图中M点时，乙烯的体积分数为7.7%（保留两位有效数字）．
（4）为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施有增大压强，或提高氢气和二氧化碳物质的量的比值，或将产物乙烯气体分离出来等．（任写一条）
（5）电解法可制取乙烯（图2），电极a接电源的负极极，该电极反应式为2CO2+12H++12e-→CH2=CH2+4H2O．
17．在某温度下，将氢气和碘蒸气各0.2mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（H2）=0.016mol•L-1．
（1）求该反应的平衡常数．
（2）在上述温度下．该容器中若通入氢气和碘蒸气各0.30moL，试求达到化学平衡时各物质的浓度．
4．有下列各组物质：（填字母）
 A．CH3-CH2-CH2-CH3和CH3-CH（CH3）-CH3；  B．冰醋酸和乙酸；  C．甲烷和乙烷；
①C组两物质属于同系物．
②A组两物质互为同分异构体．
③B组是同一物质．
1．试回答下列问题：
（1）醋酸溶液中存在的电离平衡用电离方程式为表示为CH3COOH?CH3COO-+H+，对于该平衡，下列叙述正确的是b
a、加入水时，平衡向逆反应方向移动
b、加入少量NaOH固体，平衡向正反应方向移动
c、加入少量0.1mol•L-1 HCl溶液，溶液中c（H+）减小
d、加入小量CH6COONa．固体，平衡向正反应方向移动
（2）饱和氯化铵溶液显酸性，用离子方程式表示原因NH4++H2O?NH3•H2O+H+；
（3）浓度均为0.1mol/L的7种溶液：①HNO3　②H2SO4　 ③NaOH　　④Ba（OH）2
⑤CH3COONa⑥KCl　⑦NH4Cl，溶液pH值由小到大的顺序是：（填写编号）②①⑦⑥⑤③④．
2．现有浓度为1mol/L的五种溶液：①H2SO4，②HCl，③CH3COOH，④NH4Cl，⑤NaOH，⑥Ba（OH）2由水电离出的c（H+）大小关系正确的是（　　）
A．①=②＞③＞④＞⑤＞⑥B．④＞③＞②=⑤＞①=⑥C．①=⑥＞②＞③＞④＞⑤D．④＞③＞②＞⑤＞①＞⑥

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