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當(dāng)前位置： 2022年湖北省鄂東南三校高考化學(xué)聯(lián)考試卷（5月份）> 試題詳情

2021年碳中和理念成為熱門，CCUS（CarbonCapture,UtilizaionandStorage）碳捕獲、利用與封存技術(shù)能實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源化，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
Ⅰ．回答下列問(wèn)題
（1）捕獲的高濃度CO₂能與CH₄制備合成氣（CO、H₂），科學(xué)家提出制備“合成氣”反應(yīng)歷程分兩步進(jìn)行，能量變化如圖甲所示：
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反應(yīng)①：CH₄（g）?C（s）+2H₂（g）
反應(yīng)②：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
結(jié)合圖象寫出CH₄與CO₂制備“合成氣”的熱化學(xué)方程式：

CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（s）+2H₂（g）ΔH=（c-a）kJ/mol

。
決定該反應(yīng)快慢的是分步反應(yīng)中的反應(yīng)

①

（填序號(hào)）
（2）“合成氣”在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)制備甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），某溫度下在一恒壓容器中分別充入1.2molCO和1molH₂，達(dá)到平衡時(shí)容器體積為2L，且含有0.4molCH₃OH（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

，此時(shí)向容器中再通入0.35molCO氣體，則此平衡將

逆向

（填“正向”“不”或“逆向”）移動(dòng)。
Ⅱ．二氧化碳可合成低碳烯烴
（3）2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₂═CH₂（g）+4H₂O（g）ΔH，在恒容密閉容器中，反應(yīng)溫度、投料比[

（

）

（

）

]對(duì)CO₂平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖乙所示。a

＞

3（填“＞”“＜”或“=”）；M、N兩點(diǎn)的反應(yīng)速率v_逆（M）

＜

v_正（N）（填“＞”“＜”或“=”）；M、N兩點(diǎn)的反應(yīng)平衡常數(shù)K_M

＞

K_N（填“＞”“＜”或“=”）
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（4）用如圖丙裝置模擬科學(xué)研究在堿性環(huán)境中電催化還原CO₂制乙烯（X、Y均為新型電極材料，可減少CO₂和堿發(fā)生副反應(yīng)），X極上的電極反應(yīng)式為

2CO₂+12e^-+8H₂O=C₂H₄+12OH^-

。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；原電池與電解池的綜合．

【答案】CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（s）+2H₂（g）ΔH=（c-a）kJ/mol；①；50；逆向；＞；＜；＞；2CO₂+12e^-+8H₂O=C₂H₄+12OH^-

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：46引用：3難度：0.6

相似題

1．甲烷是重要的氣體燃料和化工原料，由CH₄制取合成氣（CO、H₂）的反應(yīng)原理為CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）ΔH＞0?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）①當(dāng)體系溫度等于TK時(shí)ΔH-TΔS=0，溫度大于T時(shí)ΔH-TΔS

（填“＞”“＜”或“=”）0。
②在一定溫度下，恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列狀態(tài)表示反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的有

（填標(biāo)號(hào)）。
A．v_正（CH₄）=v_逆（H₂O）
B．氣體壓強(qiáng)不再變化
C．單位時(shí)間每消耗1molCH₄，同時(shí)產(chǎn)生3molH₂
D．CH₄與H₂的物質(zhì)的量之比為1：3
（2）在體積為1L的恒容密閉容器中通入1molCH₄和1molH₂O（g），在不同條件下發(fā)生反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），測(cè)得平衡時(shí)H₂O（g）的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_c=

。
②若q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為30，此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為

，該條件下平衡常數(shù)K_c=

（保留兩位有效數(shù)字）。
發(fā)布：2024/10/24 2:0:1組卷：3引用：1難度：0.5
解析
2．CH₃OH是一種綠色燃料，工業(yè)上制備CH₃OH發(fā)生如下反應(yīng)：
反應(yīng)1：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₁=-49.5kJ/mol
反應(yīng)2：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+41.2kJ/mol
（1）n_起始（CO₂）：n_起始（H₂）=1：3的混合氣體發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2，恒壓分別為1MPa、3MPa、5MPa下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率（α）（曲線a、b、c）以及3MPa時(shí)生成CH₃OH、CO選擇性（S）的變化如圖1所示（選擇性為目標(biāo)產(chǎn)物在總產(chǎn)物中的比率）。

①隨著溫度升高，a、b、c三條曲線接近重合的原因是

。
②250℃時(shí)，反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=

。
（2）恒壓下，n_起始（CO₂）：n_起始（H₂）=1：3的混合氣體以一定流速通入分子篩膜反應(yīng)器（如圖2所示），反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得甲醇選擇性隨溫度的變化如圖3所示。

①隨溫度升高，平衡時(shí)CH₃OH選擇性降低的原因是

。
②溫度相同時(shí)，CH₃OH選擇性的實(shí)驗(yàn)值高于平衡值，其原因可能是

。
③分子篩膜反應(yīng)器可提高CO₂轉(zhuǎn)化率的原因是

。
（3）某甲醇燃料電池的工作原理如圖4所示。負(fù)極的電極反應(yīng)式為

。
發(fā)布：2024/10/24 7:0:1組卷：13引用：1難度：0.4
解析
3．甲醇（CH₃OH）可以由碳的氧化物和氫氣合成，主要反應(yīng)包括：
a.CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）ΔH₁=-90.1kJ?mol^-1
b.CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₂=-49.0kJ?mol^-1
c.CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）ΔH₃
（1）ΔH₃=

kJ?mol^-1
（2）反應(yīng)a的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用（*）標(biāo)注。

寫出相對(duì)能量為-1.3eV時(shí)，對(duì)應(yīng)物質(zhì)M的化學(xué)式

；該反應(yīng)歷程中決速步驟的能壘為

eV。
（3）在恒溫（T/℃）容積可變的密閉容器中按體積比1：3充入CO₂和H₂，若只發(fā)生反應(yīng)b,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂體積分?jǐn)?shù)x隨壓強(qiáng)p的變化如圖曲線a所示，則曲線

（填標(biāo)號(hào)）表示了CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)x隨壓強(qiáng)p的變化；點(diǎn)A、B均表示H₂體積分?jǐn)?shù)，則A點(diǎn)處v（正）

B點(diǎn)處v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）。

（4）在恒溫恒容（2L）的密閉容器中充入CO、CO₂各1mol和一定量的氫氣發(fā)生上述a、b、c三個(gè)反應(yīng)，10min達(dá)到平衡狀態(tài)，生成（0.3molCH₃OH和0.15molH₂O。
①若升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率

（填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”）。
②0～10min內(nèi)，平均每分鐘生成甲醇（CH₃OH）

mol/L；若c反應(yīng)的平衡常數(shù)為K，則平衡時(shí)c（H₂）=

（用含K的式子表達(dá)）。
發(fā)布：2024/10/24 5:0:2組卷：5引用：2難度：0.5
解析

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