1．(2017·蘇州一模)“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體，CO2的綜合利用是解決溫室及能源問題的有效途徑。(1)研究表明CO2和H2在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)生成CH3OH。已知部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝akJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2＝bkJ·mol－1H2O(g)=H2O(l)ΔH3＝ckJ·mol－1則CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝______________kJ·mol－1。(2)CO2催化加氫也能合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。不同溫度下平衡時的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量如圖1所示，曲線b表示的物質(zhì)為________(填化學(xué)式)。(3)CO2和H2在催化劑Cu/ZnO作用下可發(fā)生兩個平行反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)反應(yīng)B：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)控制CO2和H2初始投料比為1∶3時，溫度對CO2平衡轉(zhuǎn)化率及甲醇和CO產(chǎn)率的影響如圖2所示。①由圖2可知溫度升高CO的產(chǎn)率上升，其主要原因可能是_______________________。②由圖2可知獲取CH3OH最適宜的溫度是________。下列措施有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率的有________(填字母)。A．使用催化劑B．增大體系壓強C．增大CO2和H2的初始投料比D．投料比不變和容器體積不變，增加反應(yīng)物的濃度(4)在催化劑表面通過施加電壓可將溶解在水中的二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為乙醇，則生成乙醇的電極反應(yīng)式為____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)由CO2制取C的太陽能工藝如圖3所示?！盁岱纸庀到y(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3O4eq\o(=,\s\up7(2300K))6FeO＋O2↑。每分解1molFe3O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____________；“重整系統(tǒng)”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)將已知的前三個熱化學(xué)方程式編號為①②③，根據(jù)蓋斯定律，將3×②－①－③可得第4個熱化學(xué)方程式，故ΔH＝(3b－a－c)kJ·mol－1。(2)由圖可知平衡時H2的物質(zhì)的量隨溫度升高而增大，則曲線a代表CO2，由化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)可知，b表示H2O，c表示C2H4。(3)②使用催化劑不影響平衡，A錯誤；增大壓強反應(yīng)A平衡正向移動，反應(yīng)B平衡不移動，CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的轉(zhuǎn)化率增大，B正確；增大CO2和H2的初始投料比，CO2轉(zhuǎn)化率減小，C錯誤；投料比和容器體積不變時，增加反應(yīng)物的濃度等效于增大壓強，D正確。(5)1molFe3O4中有2mol鐵元素顯＋3價、1mol鐵元素顯＋2價，故1molFe3O4分解生成3molFeO轉(zhuǎn)移2mol電子。答案：(1)3b－a－c(2)H2O(3)①反應(yīng)B正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動，CO產(chǎn)率升高②250℃BD(4)2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O(5)2mol6FeO＋CO2eq\o(=,\s\up7(700K))2Fe3O4＋C2．(2017·常州一模)研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。(1)CO可用于煉鐵。已知：Fe2O3(s)＋3C(s)=2Fe(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋489.0kJ·mol－1C(s)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH2＝＋172.5kJ·mol－1則CO(g)還原Fe2O3(s)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________________。(2)分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設(shè)計成燃料電池(以KOH溶液為電解液)，該電池的負極反應(yīng)式為_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如右圖所示。①曲線對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ________(填“>”“＝”或“<”)KⅡ。②一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。容器甲乙反應(yīng)物投入量1molCO2、3molH2amolCO2、bmolH2、cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則c的取值范圍為________________________________________________________________________。(4)利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化如圖1所示。在0～15h內(nèi)，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ從大到小的順序為____________。(5)以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系如圖2所示。①乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是____________________。②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，寫出有關(guān)的離子方程式：________________________________________________________________________。解析：(1)將給定的兩個熱化學(xué)方程式分別標為①②，根據(jù)蓋斯定律，由①－②×3可得CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式。(2)該燃料電池中CO在負極失電子，結(jié)合OH－后生成COeq\o\al(2－,3)，電極反應(yīng)式為CO－2e－＋4OH－=COeq\o\al(2－,3)＋2H2O。(3)①由圖示可知，反應(yīng)Ⅱ達平衡所用的時間短，故Ⅱ?qū)?yīng)的溫度高，則升高溫度，n(CH3OH)減小，平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)減小，即KⅠ>KⅡ。②根據(jù)壓強的倍數(shù)可知，甲中平衡后氣體的總物質(zhì)的量為3.2mol，經(jīng)計算可知反應(yīng)掉的CO2為0.4mol，則平衡時甲中CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為0.6mol、1.8mol、0.4mol、0.4mol，要求兩容器中相同組分的體積分數(shù)相同，則兩者加入時的物質(zhì)的量相當，故c≤1，起始時要維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則c>0.4。(4)在圖1中，過橫坐標“15”處作垂直于橫軸的垂線，則CH4產(chǎn)量越高，CH4平均生成速率越大，故速率Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ。(5)①300～400℃時乙酸的生成速率增大，但催化劑的催化效率降低，故此時乙酸的生成速率主要取決于溫度。答案：(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－28.5kJ·mol－1(2)CO＋4OH－－2e－=COeq\o\al(2－,3)＋2H2O(3)①>②0.4<c≤1(4)Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ(5)①300～400℃②3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O3．(2017·南師附中、天一、淮中、海門四校聯(lián)考)用零價鐵(Fe)進行水體脫氮(去除水體中的NOeq\o\al(－,3))，已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一。(1)Fe還原水體中NOeq\o\al(－,3)的反應(yīng)原理如圖1所示。其中作負極的物質(zhì)是________，正極的電極反應(yīng)式是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)研究表明，零價鐵脫氮后最終會在表面生成不導(dǎo)電的FeO(OH)外皮，從而使得脫氮過程停止。補充一定量的Fe2＋可以明顯提高NOeq\o\al(－,3)的去除率。對Fe2＋的作用提出兩種假設(shè)：Ⅰ.Fe2＋直接還原NOeq\o\al(－,3)Ⅱ.Fe2＋破壞FeO(OH)氧化層①針對假設(shè)Ⅰ：做對比實驗，結(jié)果如圖2所示。可得到的結(jié)論是________________________________________________________________________。②針對假設(shè)Ⅱ：以同位素示蹤法，證實Fe2＋能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。該反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________，加入Fe2＋提高NOeq\o\al(－,3)去除率的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。(3)將足量鐵粉投入水體中，測定不同初始pH對脫氮的影響見圖3，初始pH為2.5時氮濃度與pH變化見圖4。結(jié)合兩圖分析，不同初始pH對脫氮產(chǎn)生影響的原因為________________________________________________________________________。解析：(1)由圖可知Fe作負極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe3O4，正極NOeq\o\al(－,3)被還原為NHeq\o\al(＋,4)。(3)由圖3可知，初始pH越小，硝酸鹽的濃度越低，即脫氧效果越好。答案：(1)鐵NOeq\o\al(－,3)＋10H＋＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O(2)①本實驗條件下，F(xiàn)e2＋不能直接還原NOeq\o\al(－,3)，而Fe和Fe2＋共同作用下能提高NOeq\o\al(－,3)的去除率②Fe2＋＋2FeO(OH)=Fe3O4＋2H＋Fe2＋將不導(dǎo)電的FeO(OH)轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe3O4，有利于電子轉(zhuǎn)移(3)初始pH低時，產(chǎn)生的Fe2＋充足；初始pH高時，產(chǎn)生的Fe2＋不足4．(2017·南京、鹽城、連云港二模)鈷及其化合物在催化劑、電池、顏料與染料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。(1)CoO是一種油漆添加劑，可通過反應(yīng)①、②制備。①2Co(s)＋O2(g)=2CoO(s)ΔH1＝akJ·mol－1②CoCO3(s)=CoO(s)＋CO2(g)ΔH2＝bkJ·mol－1則反應(yīng)2Co(s)＋O2(g)＋2CO2(g)=2CoCO3(s)的ΔH＝________________。(2)某鋰電池的電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li＋，電池反應(yīng)式如下：LiC6＋CoO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))C6＋LiCoO2①電池放電時，負極的電極反應(yīng)式為_____________________________________，Li＋向________(填“正極”或“負極”)移動。②一種回收電極中Co元素的方法：將LiCoO2與H2O2、H2SO4反應(yīng)生成CoSO4。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(3)BASF高壓法制備醋酸采用鈷碘催化循環(huán)過程(如圖1所示)，該循環(huán)總反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某含鈷催化劑可同時催化去除柴油車尾氣中的碳煙(C)和NOx。不同溫度下，將模擬尾氣(成分如下表所示)以相同的流速通過該催化劑，測得所有產(chǎn)物(CO2、N2、N2O)與NO的相關(guān)數(shù)據(jù)如圖2所示。模擬尾氣氣體(10mol)碳煙(amol)NOO2He物質(zhì)的量分數(shù)0.25%5%94.75%①380℃時，測得排出的氣體中含0.45molO2和0.0525molCO2，則Y的化學(xué)式為____________。②實驗過程中采用NO模擬NOx而不采用NO2的原因是________________________________________________________________________。解析：(1)將給定的兩個熱化學(xué)方程式按照①－②×2可得目標熱化學(xué)方程式，故ΔH＝(a－2b)kJ·mol－1。(2)①電池放電時，負極上LiC6失電子生成Li＋和C6，電極反應(yīng)式為LiC6－e－=Li＋＋C6；放電時電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動。(3)由整個流程圖中的箭頭可知，參加反應(yīng)的物質(zhì)(箭頭指向的物質(zhì))為CH3OH、CO、H2O，生成物(箭頭指出的物質(zhì))為CH3COOH和H2O，而在圓圈上的物質(zhì)為中間產(chǎn)物，故總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3OH＋CO→CH3COOH。(4)①根據(jù)尾氣中NO、O2的物質(zhì)的量以及排出氣體中O2、CO2的物質(zhì)的量可知，反應(yīng)掉的NO在反應(yīng)中提供的n(O)＝(0.45×2＋0.0525×2－10×5%×2)mol＝0.005mol，由圖示可知，生成X的n(NO)＝(10×0.25%×16%)mol＝0.004mol，生成Y的n(NO)＝(10×0.25%×8%)mol＝0.002mol，若X為N2，Y為N2O，則提供的n(O)＝0.004mol＋0.002mol×eq\f(1,2)＝0.005mol，若X為N2O，Y為N2，則提供的n(O)＝0.004mol×eq\f(1,2)＋0.002mol＝0.004mol，故Y為N2O。答案：(1)(a－2b)kJ·mol－1(2)①LiC6－e－=Li＋＋C6正極②2LiCoO2＋H2O2＋3H2SO4=Li2SO4＋2CoSO4＋4H2O＋O2↑(3)CO＋CH3OH→CH3COOH(4)①N2O②真實尾氣中的NOx以NO為主(或NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測定)5．(2017·無錫一模)減少二氧化碳的排放是一項重要課題。(1)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH在0.1MPa時，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如圖所示為不同溫度(T)下，平衡時四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)的關(guān)系。①該反應(yīng)的ΔH________(填“>”“＝”或“<”)0。②曲線b表示的物質(zhì)為________。(2)甲醇和CO2可直接合成DMC：2CH3OH(g)＋CO2(g)CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。A．2v正(CH3OH)＝v逆(CO2)B．CH3OH與H2O的物質(zhì)的量之比保持不變C．容器內(nèi)氣體的密度不變D．容器內(nèi)壓強不變(3)一定條件下Pd-Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶，其反應(yīng)機理如圖1所示，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________，反應(yīng)過程中碳元素的化合價為－2價的中間體是________________________________。(4)華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法，可實現(xiàn)水泥生產(chǎn)時CO2零排放，其基本原理如圖2所示。電解反應(yīng)在溫度小于900℃時進行，碳酸鈣先分解為CaO和CO2，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陰極的電極反應(yīng)式為___________________________________________________；陽極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________。解析：(1)①根據(jù)題給圖象知，平衡時氫氣的物質(zhì)的量隨溫度的升高而增大，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。②根據(jù)題給圖象知，平衡時氫氣的物質(zhì)的量隨溫度的升高而增大，則曲線a代表反應(yīng)物CO2，曲線b、c表示生成物，結(jié)合化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)分析，曲線b表示的物質(zhì)為H2O。(2)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v正(CH3OH)＝2v逆(CO2)時反應(yīng)達到平衡，A錯誤；CH3OH是反應(yīng)物，H2O是生成物，二者的物質(zhì)的量之比保持不變則反應(yīng)達到平衡，B正確；容器內(nèi)氣體質(zhì)量不變，恒容密閉容器體積不變，故密度始終不變，無法說明反應(yīng)是否平衡，C錯誤；該反應(yīng)前后氣體體積不同，若容器內(nèi)壓強不變，則表明反應(yīng)達到平衡，D正確。(3)由圖中箭頭指向可知，反應(yīng)物為CO2和4H2，生成物為CH4和2H2O。(4)由圖可知最終產(chǎn)物為CaO、C和O2，故陰極上CO2得電子生成C，陽極上COeq\o\al(2－,3)失電子生成O2。答案：(1)①<②H2O(2)BD(3)CO2＋4H2eq\o(=,\s\up7(催化劑))CH4＋2H2OMgOCH2(4)3CO2＋4e－=C＋2COeq\o\al(2－,3)2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2CO2↑＋O2↑6．(2017·通、泰、揚、徐、淮、宿二模)SO2和氮氧化物的轉(zhuǎn)化和綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護環(huán)境。(1)H2還原法是處理燃煤煙氣中SO2的方法之一。已知：2H2S(g)＋SO2(g)=3S(s)＋2H2O(l)ΔH＝akJ·mol－1H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝bkJ·mol－1H2O(l)=H2O(g)ΔH＝ckJ·mol－1寫出SO2(g)和H2(g)反應(yīng)生成S(s)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(2)20世紀80年代Townley首次提出利用電化學(xué)膜脫除煙氣中SO2的技術(shù)：將煙氣預(yù)氧化使SO2轉(zhuǎn)化為SO3，再將預(yù)氧化后的煙氣利用如圖所示原理凈化利用。①陰極反應(yīng)式為_______________________________________________________。②若電解過程中轉(zhuǎn)移1mol電子，所得“掃出氣”用水吸收最多可制得質(zhì)量分數(shù)為70%的硫酸________g。(3)利用脫氮菌可凈化低濃度N