當(dāng)前位置： 2023-2024學(xué)年廣西南寧市武鳴高級中學(xué)高三（上）開學(xué)化學(xué)試卷> 試題詳情

為了實現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo)，將CO₂轉(zhuǎn)化成可利用的化學(xué)能源的“負(fù)碳”技術(shù)是世界各國關(guān)注的焦點。?
方法Ⅰ：CO₂催化加氫制甲醇。
以CO₂、H₂為原料合成CH₃OH涉及的反應(yīng)如下：
反應(yīng)i：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₁
反應(yīng)ii：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+41.0kJ?mol^-1
反應(yīng)iii：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）ΔH₃=-90.0kJ?mol^-1
（1）計算反應(yīng)i的ΔH₁=
-49kJ?mol^-1
-49kJ?mol^-1
。
（2）一定溫度和催化劑條件下，0.73molH₂、0.24molCO₂和0.03molN₂（已知N₂不參與反應(yīng)）在總壓強(qiáng)為3.0MPa的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率、CH₃OH和CO的選擇性隨溫度的變化曲線如圖所示。?
①圖中曲線b表示物質(zhì)
CO₂
CO₂
的變化（填“CO₂”“CH₃OH”或“CO”）。
②上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法不正確的有
CD
CD
（填字母）。
A．降低溫度，反應(yīng)i～iii的正、逆反應(yīng)速率都減小
B．向容器中再通入少量N₂，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率下降
C．移去部分H₂O（g），反應(yīng)iii平衡不移動
D．選擇合適的催化劑能提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率
E．平衡時CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)一定小于50%
③某溫度下，t₁min反應(yīng)到達(dá)平衡，測得容器中CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)為12.5%。此時用CH₃OH的分壓表示0-t₁時間內(nèi)的反應(yīng)速率v（CH₃OH）=
0.375÷t₁
0.375÷t₁
MPa?min^-1。設(shè)此時n（CO）=amol,計算該溫度下反應(yīng)ii的平衡常數(shù)K_x=
a
（
a
+
0
.
1
）
（
0
.
14
-
a
）
（
0
.
43
-
a
）
a
（
a
+
0
.
1
）
（
0
.
14
-
a
）
（
0
.
43
-
a
）
（用含有a的代數(shù)式表示）。[已知：分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；對于反應(yīng)mA（g）+nB（g）?pC（g）+qD（g），K_x=
x
p
（
C
）
?
x
q
（
D
）
x
m
（
A
）
?
x
n
（
B
）
，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。]
方法Ⅱ：CO₂電解法制甲醇
利用電解原理，可將CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃OH，其裝置如圖所示：

（3）雙極膜B側(cè)為
陽離子
陽離子
（填“陰離子”或“陽離子”）交換膜。
（4）TiO₂電極上電極反應(yīng)方程式：
CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O
CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O
。
方法Ⅲ：CO₂催化加氫制低碳烯烴（2～4個C的烯烴）
某研究小組使用Zn-Ga-O/SAPO-34雙功能催化劑實現(xiàn)了CO₂直接合成低碳烯烴，并給出了其可能的反應(yīng)歷程（如圖所示）。H₂首先在Zn-Ga-O表面解離成2個H，隨后參與到CO₂的還原過程；SAPO-34則催化生成的甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。
?
注：?表示氧原子空位，表示吸附在催化劑上的微粒。
（5）理論上，反應(yīng)歷程中消耗的H*與生成的甲醇的物質(zhì)的量之比為
6：1
6：1
。

【考點】化學(xué)平衡的計算；反應(yīng)熱和焓變；用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算．

【答案】-49kJ?mol^-1；CO₂；CD；0.375÷t₁；

（

）

（

）

（

）

；陽離子；CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；6：1

【解答】

【點評】

聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。

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發(fā)布：2024/9/22 1:0:8組卷：59引用：2難度：0.5

相似題

1．環(huán)保是當(dāng)今社會最重要的課題，故研究NO_x、SO₂等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。
（1）含氮化合物在生產(chǎn)、生命活動中有重要的作用?；卮鹣铝袉栴}：
已知4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-akJ/mol
4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-bkJ/mol
H₂O（1）═H₂O（g）△H₃=+ckJ/mol
寫出在298K時，氨氣燃燒生成N₂的熱化學(xué)方程式

。
（2）燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)2CaCO₃（s）+2SO₂（g）+O₂（g）═2CaSO₄（s）+2CO₂（g）△H=-681.8kJ?mol^-1對煤進(jìn)行脫硫處理來減少SO₂的排放。對于該反應(yīng)，在T℃時，借助傳感器測得反應(yīng)在不同時間點上各物質(zhì)的濃度如下表：

時間/min
濃度/（mol?L^-1） 0 10 20 30 40 50

O₂ 1.00 0.79 0.60 0.60 0.64 0.64

CO₂ 0 0.42 0.80 0.80 0.88 0.88

①10～20min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v（CO₂）=

mol?L^-1?min^-1；當(dāng)降低溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K

。（填“增大”、“減小”或“不變”）
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷，改變的條件可能是

。（填字母）
A．通入一定量的CO₂
B．加入一定量的粉狀碳酸鈣
C．適當(dāng)縮小容器的體積
D．加入合適的催化劑
（3）NO_x的排放主要來自于汽車尾氣，有人利用反應(yīng)C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=-34.0kJ?mol^-1，用活性炭對NO進(jìn)行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。由圖可知，1050K后反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，其原因為

；在1100K時，N₂的體積分?jǐn)?shù)為

。
（4）用碘水可吸收SO₂，其中I₂可進(jìn)行反應(yīng)H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）△H＜0達(dá)平衡后，降低溫度，平衡可能逆向移動，可能的原因是

。
（5）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.8kJ?mol^-1，生成無毒的N₂和CO₂。實驗測得，v_正=k_正?c²（NO）?c²（CO），v_逆=k_逆?c（N₂）?c²（CO₂）（k_正、k_逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)）。
①達(dá)到平衡后，僅升高溫度，k_正增大的倍數(shù)

（填“＞”、“＜”或“=”）k_逆增大的倍數(shù)。
②若在1L的密閉容器中充入1mol CO和1mol NO，在一定溫度下達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則
k
正
k
逆
=

。（算出具體數(shù)值，保留2位有效數(shù)字）

發(fā)布：2024/10/31 8:0:1組卷：16引用：1難度：0.5

解析

2．木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，均屬混合物。沒有固定的幾何外形，所以稱為無定形碳，在工業(yè)上有著重要用途?；卮鹣铝袉栴}：

（1）木炭與硫黃、火硝（硝酸鉀）按一定比例混合即為黑火藥。黑火藥爆炸時生成硫化鉀、氮氣和二氧化碳。黑火藥爆炸的化學(xué)方程式為

。若有15g木炭參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

。
（2）工業(yè)上的炭黑是由烴類裂解而制得的高度分散性的黑色粉末狀物質(zhì)。
①已知幾個反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（1）△H₂=-571.6kJ?mol^-1
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（1）△H₃=-890.3kJ?mol^-1
則由天然氣生產(chǎn)炭黑的熱化學(xué)方程式為

。
②如圖1是溫度對天然氣生產(chǎn)炭黑轉(zhuǎn)化率的影響，下列有關(guān)說法正確的是

。
A．甲烷裂解屬于吸熱反應(yīng)
B．增大體系壓強(qiáng)，能提高甲烷的轉(zhuǎn)化率
C．在反應(yīng)體系中加催化劑，反應(yīng)速率增大
D．升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小
（3）活性炭可以用來凈化氣體和液體。
①用活性炭還原氮氧化物，可防止空氣污染。向1L密閉容器加入一定量的活性炭和NO，某溫度下發(fā)生反應(yīng)C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），測得不同時間內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì)的量/mol
時間/min NO N₂ CO₂

0 0.200 0 0

10 0.116 0.042 0.042

20 0.080 0.060 0.060

30 0.080 0.060 0.060

此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

（保留兩位小數(shù)）。10～20min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率為

；若30min后升高溫度，達(dá)到新平衡時，容器中c（NO）：c（N₂）：c（CO₂）=2：1：1，則該反應(yīng)的△H

0（填“＞”、“＜”或“=”）。
②活性炭和鐵屑混合可用于處理水中污染物。在相同條件下，測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu²⁺和Pb²⁺的去除率，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時，也能去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺，其原因是

；當(dāng)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時，隨著鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，Cu²⁺和Pb²⁺的去除率不升反降，其主要原因是

。

發(fā)布：2024/10/31 8:0:1組卷：2引用：1難度：0.6

解析

3．鉛具有優(yōu)秀的機(jī)械加工性能，可以制備各種性能優(yōu)良的合金。廣泛用于電池制造、機(jī)械、船舶工業(yè)、以及放射性防護(hù)等領(lǐng)域。
（1）鉛的主要礦藏形式是方鉛礦（PbS）利用其冶煉鉛的反應(yīng)過程如下：
2PbS（s）+3O₂（g）═2PbO（s）+2SO₂（g）△H=akJ?mol^-1
PbS（s）+2O₂（g）═PbSO₄（s）△H=bkJ?mol^-1
PbS（s）+2PbO（s）═3Pb（s）+SO₂（g）△H=ckJ?mol^-1
則利用方鉛礦和鉛礬礦（主要成分為 PbSO₄）冶煉鉛并生產(chǎn)一種可能造成酸雨的氣體的熱化學(xué)方程式為

。
（2）鉛也可以采用熱還原法冶煉：PbO（s）+CO（g ）?Pb（s）+CO₂（g）△H=d kJ?mol^-1，已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如表：

溫度/℃ 300 727 1227

K 10^6.2 631 17.4

①d

0（填＞、＜或=）
②已知某溫度下 K=10，向密閉容器中加入足量的 Pb 和一定量的 CO₂ 平衡時，混合氣體中 CO 的體積分?jǐn)?shù)為

。
（3）新型液流式鉛蓄電池以可溶的甲基磺酸鉛為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)：
Pb+PbO₂+4H⁺
放電
充電
2Pb²⁺+2H₂O
下列關(guān)于該電池的說法正確的是

。
a.充放電時，溶液中 Pb²⁺濃度保持不變
b.放電時，溶液中 H⁺向 PbO₂極區(qū)移動
c.放電時的負(fù)極反應(yīng)式為：Pb-2e^-═Pb²⁺
d.充電時的陽極反應(yīng)式為：Pb²⁺+4OH^--2e^-═PbO+2H₂O
（4）河流、湖泊中的鉛污染日益被人們重視。已知常溫下 Pb 元素在水中的各種存在形式物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) α 和溶液 pH 的關(guān)系如圖所示：

向醋酸鉛溶液中逐滴滴加氫氧化鈉溶液至 pH=13時的主要離子反應(yīng)方程式是

，其平衡常數(shù)數(shù)值為

。
發(fā)布：2024/11/1 8:0:2組卷：29引用：1難度：0.2
解析

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時間/min 濃度/（mol?L^-1）	0	10	20	30	40	50
O₂	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO₂	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

物質(zhì)的量/mol 時間/min	NO	N₂	CO₂
0	0.200	0	0
10	0.116	0.042	0.042
20	0.080	0.060	0.060
30	0.080	0.060	0.060

溫度/℃	300	727	1227
K	10^6.2	631	17.4