当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
Ⅰ.二氧化碳利用
途径一：与氢气反应制甲醇CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）
| H-H | C-H | C-O | C=O | O-H | |
| 键能kJ/mol | 436 | 415 | 326 | 803 | 464 |
-49 kJ/mol
-49 kJ/mol
。（2）总反应在起始物n（H2）：n（CO2）=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x（CH3OH），在t=250℃下的x（CH3OH）～p、在p=5×105Pa下x（CH3OH）～t的如右上图所示。
图中对应等压过程的曲线是
b
b
，判断的理由是 总反应ΔH＜0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
总反应ΔH＜0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
；途径二：与甲烷重整制氢
主反应：①CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g）ΔH1=+247kJ/mol
副反应：②CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2
③CH4（g）⇌C（s）+2H2（g）ΔH3=+75kJ/mol
④2CO（g）⇌CO2（g）+C（s）ΔH4=-172kJ/mol
⑤CO（g）+H2（g）⇌H2O（g）+C（s）ΔH5
（3）上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有
AD
AD
。A．增大CO2与CH4的浓度，反应①、②、③的正反应速率都增加
B．移去部分C（s），反应③、④、⑤的平衡均向右移动
C．加入反应①的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D．降低反应温度，反应①～⑤的正、逆反应速率都减小
（4）目前商业化的CH4/H2O重整Ni基催化剂适合在高水碳比（3.0～5.0）条件下进行，在低水碳比条件下极易积炭，主要积炭反应为上述反应③（CH4裂解）、④（CO歧化）。对积炭反应进行计算，得到温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图（图a和图b），其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡炭量影响的是
图a
图a
（“图a”或“图b”），选择在高水碳比条件下进行的理由是 CH4的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温、低压有利于反应正向进行，平衡炭量大，与图a相符
CH4的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温、低压有利于反应正向进行，平衡炭量大，与图a相符
。
Ⅱ.二氧化碳来源
汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的重要原因之一，治理汽车尾气和燃煤尾气是环境保护的重要课题。
在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生反应：2NO（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）。在某密闭刚性容器中通入等量的 CO 和 NO，发生上述反应时，c（CO） 随温度 （T） 和时间 （t） 的变化曲线如图所示。
（5）反应速率v正=k正c2（NO）c2（CO），v逆=k逆c2（CO2）c（N2），k正、k逆 分别为正、逆反应速率常数，计算 a 处v正：v逆=
648
648
。【答案】-49 kJ/mol；b；总反应ΔH＜0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小；AD；图a；CH4的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温、低压有利于反应正向进行，平衡炭量大，与图a相符；648
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/6/27 10:35:59组卷：17引用：1难度：0.6
相似题
-
1．氢气最早于16世纪被人工制取出来，氢气是一种清洁能源。
（1）利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知：H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ•mol-1。
（2）T1℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4，只发生反应2CH4（g）⇌C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的转化率为；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c（CH4）=2c（C2H4），则0～25s内v（C2H4）=mol•L-1•s-1。
（3）CH4分解时几种气体的平衡分压（pPa）的对数值lgp与温度的关系如图所示。
①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只发生反应2CH4（g）⇌C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此时的平衡常数Kp=（用平衡分压代替浓度进行计算）Pa2。
②若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是（填标号）。
A.减小C2H2的浓度
B.升高温度
C.增大压强
D.加入合适的催化剂
（4）工业上，以KNH2和液氨为电解质，以石墨为电极，电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为，一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为。发布：2025/1/4 8:0:1组卷：9引用：3难度：0.5 -
2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是（ ）
发布：2024/12/30 19:30:2组卷：67引用：6难度：0.6 -
3．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）⇌xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．求：
（1）此时A的浓度c（A）=mol/L，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反应速率v（B）=mol/（L•min）；
（3）x的值为．发布：2024/12/30 19:0:1组卷：164引用：26难度：0.3
