题目内容
【题目】CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2)，还可制备甲醇、二甲醚、低碳烯烃等燃料产品。
I.制合成气
科学家提出制备：“合成气”反应历程分两步：
反应①: CH4(g)C(ads)+2H2(g) (慢反应)
反应②:C(ads)+CO2(g)2CO(g) (快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如下图：
(1) CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为____。 能量变化图中：E5+E1_______E4+ E2(填“>” 、 “< ” 或 “= ”)。
II.甲醇合成
在某 CO 催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：
i. CO2(g) + 3 H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1< 0
ii.CO2(g) + H2(g)CO (g)+H2O(g) △H2>0
iii . CO(g)+2H2( g)CH3OH(g) (g) △H3< 0
(2)5MPa 时，往某密闭容器中按投料比n(H2) :n ( CO2) =3:1 充入H2和CO2。反应达到平衡时， 测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大， 原因是_____。
②250°C时，反应 i i 的平衡常数____1(填“> ”“< ”或“=”)
③下列措施中，无法提高甲醇产率的是____(填标号)。
A．加入适量CO B．增大压强 C．循环利用原料气 D．升高温度
④在下图中画出n(H2)/ n(CO2)随温度变化趋势图_____。
(3)反应i可能的反应历程如下图所示。
注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母，单位：eV)。其中TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒，反应历程中，生成甲醇的决速步骤的反应方程式为__。
【答案】CH4 (g) +CO2 (g)2CO(g) +2H2 (g) △H=+ ( E3-E1 ) kJmol-1 < 温度改变时， 反应i 和反应 ii 平衡移动方向相反 < D 
HCOOH*+2H2(g) = H2COOH*+
H2
【解析】
I．(1)根据盖斯定律书写CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式；反应①是慢反应、反应②是快反应，反应①的活化能大于反应②；
II．(2) ①反应i.放热、反应ii吸热；
②根据图示，250°C时，CO2、H2的浓度大于CO 、H2O；
③根据影响平衡移动的因素判断；
④根据图示，升高温度，氢气的物质的量分数增大，CO2的物质的量分数受温度的影响不大；
(3)活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定总反应速率；
I．(1)①: CH4(g)C(ads)+2H2(g) △H=+ ( E2-E1 ) kJmol-1
②:C(ads)+CO2(g)2CO(g) △H=+ ( E3-E2 ) kJmol-1
根据盖斯定律①+②得制备“合成气”的热化学方程式CH4 (g) +CO2 (g)2CO(g) +2H2 (g) △H=+ ( E3-E1 ) kJmol-1；反应①的活化能是E4-E1、反应②的活化能是E5-E2，反应①的活化能大于反应②，所以(E4-E1)＞(E5-E2)，故（E5+E1）＜（E4+ E2）；
II．(2) ①反应i.放热，反应ii吸热，温度改变时， 反应i 和反应 ii 平衡移动方向相反，所以体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大；
②反应ii的平衡常数
，根据图示，250°C时，CO2、H2的浓度大于CO 、H2O，所以250°C时，反应 i i 的平衡常数＜1；
③A．加入适量CO，反应iii正向移动，能提高甲醇产率，故不选A；
B．增大压强，反应i、iii正向移动，能提高甲醇产率，故不选B；
C．循环利用原料气，提高原料气的利用率，能提高甲醇产率，故不选C；
D．升高温度，反应i、iii逆向移动，不能提高甲醇产率，故选D；
④根据图示，升高温度，氢气的物质的量分数增大，CO2的物质的量分数受温度的影响不大，所以随温度升高，n(H2)/ n(CO2)增大，如图：；
(3)根据反应历程图，HCOOH*+2H2(g) = H2COOH*+H2的活化能最大为-0.18-(-1.66)=1.48，反应最慢，所以生成甲醇的决速步骤的反应方程式为HCOOH*+2H2(g) = H2COOH*+H2。
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【题目】（1）通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（△H）。
化学键 | Si—O | Si—Cl | H—H | H—Cl | Si—Si | Si—C |
键能/kJ·mol—1 | 460 | 360 | 436 | 431 | 176 | 347 |
请回答下列问题：
①比较下列两组物质的熔点高低（填“＞”或“＜”＝）
SiC_____________Si；SiCl4_____________SiO2
②工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)+2H2(g)
Si(s)+4HCl(g)该反应的反应热△H=_____________kJ/mol.
（2）已知化合物Na2O的晶胞如图。
①其中O2-离子的配位数为________，
②该化合物与MgO相比，熔点较高的是________。(填化学式)
③已知该化合物的晶胞边长为apm，则该化合物的密度为___g·cm－3(只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为NA)。
