CO2和CH4是两种重要的温室气体.通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标.(1)250℃时.以镍合金为催化剂.向4 L容器中通入6 mol CO2.6 mol CH4.发生如下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g).平衡体系中各组分体积分数如下表:物质CH4CO2COH2体积分数0.10.10.40.4 ①此温度下该反应的平� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生如下反应：CO₂(g)＋CH₄(g)

2CO(g)＋2H₂(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质	CH₄	CO₂	CO	H₂
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

①此温度下该反应的平衡常数K= 。
②已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H="-890.3" kJ·mol^－1
CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H="2.8" kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H="-566.0" kJ·mol^－1
反应CO₂(g)＋CH₄(g)

2CO(g)＋2H₂(g) 的△H= 。
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是。

②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是   。
③将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的离子方程式为     。
（3）以CO₂为原料可以合成多种物质。
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式：   。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO₂在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为     。

（1）①64 ②+247.3 kJ·mol^－1
（2）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低
②增大反应压强或增大CO₂的浓度
③3Cu₂Al₂O₄+32H⁺+2NO₃^－=6Cu²⁺+ 6Al³⁺+2NO↑+16 H₂O
（3）①

②CO₂+8e^－+6H₂O=CH₄+8OH^－

试题分析：（1）①设消耗CH₄物质的量为x，则平衡时CH₄、CO₂、CO、H₂物质的量分别为(6-x)mol、(6-x)mol、2xmol、2xmol，由CH₄体积分数得

，解得x=4。所以K=

=64。②由盖斯定律得△H=(-890.3+2.8×2+566×2) kJ·mol^－1=+247.3kJ·mol^－1。（2）①温度升高，催化剂活性降低。②CO₂(g)＋CH₄(g)

CH₃COOH(l)，增大压强或增大二氧化碳气体浓度，可以提高甲烷转化率。③Cu₂Al₂O₄中Cu为+1价，Cu₂Al₂O₄与硝酸生成硝酸铜、硝酸铝、NO和水，根据得失电子相等、电荷守恒、质量守恒配平。（3）①CO₂发生加聚反应时，断裂C=O双键中的

键，聚合得

。②CO₂在铜电极上可转化为甲烷，C的化合价由+4降为-4，发生还原反应，由电子和电荷守恒、质量守恒写出电极反应式。

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相关习题

科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

氨在国民经济中占有重要地位。
（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2molNH₃，放出92.2 kJ热量。
①工业合成氨的热化学方程式是。
②若起始时向容器内放入2molN₂和6molH₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。
③已知：

1molN-H键断裂吸收的能量约等于 kJ。
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为2NH₃(g)+CO₂(g)

CO(NH₂)₂(l)+H₂O(l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓变ΔH（填“>”、“<”或“=”）_______0。
（3）已知：
①N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g) ΔH₁＝＋180 kJ·mol^－1
②N₂(g)＋3H₂(g)?

?2NH₃(g)   ΔH₂＝－92.4 kJ·mol^－1
③2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₃＝－483.6 kJ·mol^－1
氨的催化氧化反应的热化学方程式为

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科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。
已知：2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O (g) ΔH =" -483.6" kJ/mol
3H₂ (g) + N₂(g)

2NH₃(g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量 kJ ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键（填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同。
（2）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N₂(g) + O₂(g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ，工业合成氨则是人工固氮。
分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是。

反应	大气固氮		工业固氮
温度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10^-31	0.1	5×10⁸	1.847	0.507	0.152

A．常温下，大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮非常容易进行
B．人类大规模模拟大气固氮是无意义的
C．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大
（3）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应：3H₂ (g) + N₂(g)

2NH₃(g)测得甲容器中H₂的转化率为40%。

	N₂	H₂	NH₃
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

判断乙容器中反应进行的方向       。（填“正向”或“逆向”）
达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数大小顺序为       。
（4）氨气是合成硝酸的原料，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       。

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科目：高中化学 来源：不详 题型：计算题

汽车内燃机工作时产生的电火花和高温会引起反应：N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)，导致汽车尾气中的NO和NO₂对大气造成污染。
（1）在不同温度（T₁，T₂）下，一定量的NO分解产生N₂和O₂的过程中N₂的体积分数随时间t变化如右图所示。根据图像判断反应N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)为_________反应（填“吸热”或“放热”），随着温度的升高，该反应的平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”，平衡向________移动（填“向左”“向右”或“不”）。

（2）某温度时，向容积为1L的密闭容器中充入5mol N₂与2．5molO₂,发生N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)反应，2min后达到平衡状态，NO的物质的量为1mol，则2min内氧气的平均反应速率为_________，该温度下，反应的平衡常数K=________。该温度下，若开始时向上述容器中加入的N₂与O₂均为1mol，则N₂的平衡浓度为_______mol/L。
（3）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示

。
写出上述变化中的总化学反应方程式：________________________________________。
（4）用

催化还原

的方法也可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H＝－574kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H＝－1160kJ/mol
写出CH₄还原NO₂至N₂的热化学方程式_______________________________________。

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科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
（1）以CO₂与NH₃为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol^－1
②NH₂CO₂NH₄(s)＝CO (NH₂)₂(s)＋H₂O(g)；ΔH＝a kJ·mol^－1
③2NH₃(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol^－1
则a为。
（2）反应2NH₃(g)＋CO₂(g)

CO(NH₂)₂(l)＋H₂O(g)在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH₃)/n(CO₂)]和水碳比[n(H₂O)/n(CO₂)]投料时二氧化碳转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为：
A. 0.6～0.7       B. 1～1.1        C. 1.5～1.61
生产中应选用水碳比的数值为     （选填序号）。
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是   。
（3）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为：
NO＋NO₂＋H₂O＝2HNO₂      2HNO₂＋CO(NH₂)₂＝2N₂↑＋CO₂↑＋3H₂O。
①当烟气中NO、NO₂按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO₂)＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)∶V(NO)＝      （空气中氧气的体积含量大约为20%）。
②下图是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为           %。

（4）下图表示使用新型电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式。生产中可分离出的物质A的化学式为。

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科目：高中化学 来源：不详 题型：计算题

I．工业上可用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g)

（1）“图1”表示反应中能量的变化，曲线（填“a或b”）表示使用了催化剂；该反应的热化学方程式为。
（2）若容器容积不变，下列措施可增大CO平衡转化率的是_____。

A．升高温度

B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大

D．再充入1 mol CO和2 mol H₂

（3）其他条件不变，请在“图2”中画出温度为T₂（且T₂<T₁）时，CO的平衡转化率与H₂和CO的起始组成比[n(H₂)/n(CO)]的关系曲线。

II．向BaSO₄沉淀中加入饱和碳酸钠溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃，发生的反应可表示为：BaSO₄(s)+CO₃²^－(aq)

BaCO₃(s)+SO₄²^－(aq)。
（4）现有0.20 mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol/L的饱和Na₂CO₃溶液处理，假设起始的c(SO₄²^－)≈0，平衡时，K=4.0×10^－2，求达到平衡时发生转化的BaSO₄的物质的量。（写出计算过程，计算结果保留2位有效数字）

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科目：高中化学 来源：不详 题型：计算题

以下是一些物质的熔沸点数据（常压）：

	钾	钠	Na₂CO₃	金刚石	石墨
熔点（℃）	63.65	97.8	851	3550	3850
沸点（℃）	774	882.9	1850（分解产生CO₂）	----	4250

金属钠和CO₂在常压、890℃发生如下反应：
4 Na（g）+ 3CO₂（g）

2 Na₂CO₃（l）+ C(s，金刚石) △H=－1080.9kJ/mol
（1）上述反应的平衡常数表达式为             ；若4v_正(Na)=3v_逆(CO₂)，反应是否达到平衡    （选填“是”或“否”）。
（2）若反应在10L密闭容器、常压下进行，温度由890℃升高到1680℃，若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.20mol，则10min里CO₂的平均反应速率为             。
（3）高压下有利于金刚石的制备，理由是                                            。
（4）由CO₂（g）+4Na（g）=2Na₂O（s）+C（s，金刚石） △H=－357.5kJ/mol；则Na₂O固体与C（金刚石）反应得到Na（g）和液态Na₂CO₃（l）的热化学方程式                   。
（5）下图开关K接M时，石墨作   极，电极反应式为                 。K接N一段时间后测得有0.3mol电子转移，作出y随x变化的图象〖x—代表n(H₂O)_消耗，y—代表n［Al(OH)₃］，反应物足量，标明有关数据〗

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科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
（l）用CH₄还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)= 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-574kJ·mol^-1
②CH₄(g)＋4NO (g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-1160kJ·mol^-1
③H₂O(g)= H₂O(l) △H=-44.0kJ·mol^-1
CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式为。
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋2CO₂(g) △H<0，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。

①0?10min内，以CO₂表示的平均反应速率v(CO₂)=               。
②0～10min，10?20 min，30?40 min三个阶段NO₂的转化率分别为α₁、α₂、α₃，其中最小的为         ，其值是                   。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=            。
④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为      (填选项字母）。
A．增加C(s)的量       B．减小容器体积      C．加入催化剂
⑤20～30min、40?50 min时体系的温度分别为T₁和T₂，则T₁_____T₂(填“> “<”或“=”），判断的理由是                         。

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科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

已知H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g) △H= -184.6kJ·mol^-1，则反应HCl(g)＝1/2H₂(g)+1/2Cl₂(g)的△H为

A．+184.6kJ·mol^-1	B．―92.3kJ·mol^-1
C．+92.3kJ	D．+92.3kJ·mol^-1

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