二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴...

二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴产业。

（1）已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890kJ•mol－1、283kJ•mol－1、285.8kJ•mol－1，计算下列反应的反应热。CO2（g）+CH4（g）＝2CO（g）+ 2H2（g）ΔH＝___________kJ•mol－1。

（2）利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2＋3H2CH3OH＋H2O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图１所示。

①该反应的ΔH_____0（填“＞”或“＜”）

②d点不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下CO2的转化率相同的原因是________。

（3）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n（H2）∶n（CO2）=3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2（g）+6H2（g）C2H4（g）+4H2O（g）△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示：

①该反应在_________自发进行（填“低温”或“高温”）。

②b代表的物质是______________。

③T1温度下的平衡转化率为_________________，相对于起始状态，平衡时气体的平均分子量增大的百分率为______________（保留三位有效数字）。‎

+247.6 ＜均达到平衡状态，催化剂不影响平衡转化率低温 H2O 50% 23.1% 【解析】（1）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式： ①O2（g）+2H2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol -1； ②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890kJ•mol-1； ③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566 kJ•mol-1，利用盖斯定律将②-①-③可得： CO2（g）+CH4（g）＝2CO（g）+ 2H2（g）ΔH＝+247.6 kJ•mol－1。（2）由图１可知，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随着反应温度的升高先增大后减小，说明当反应达到平衡状态后，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，所以该反应为放热反应。①该反应的ΔH ＜0.②d点不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下CO2的转化率相同的原因是在此温度下该反应均达到平衡状态，催化剂不影响平衡转化率。（3）由图2可知，反应物中氢气的平衡量随温度升高而升高，所以该反应为放热反应。根据曲线的变化趋势，可以判断出a、b、c三条曲线分别表示二氧化碳、水和乙烯。①该反应△H<0、△S<0，只有在低温下才能保证△H-T△S<0，所以该反应在低温自发进行。②综合反应中各组分的化学计量数和曲线的变化趋势进行分析，可以判断出b代表的物质是H2O。③起始时以0.1MPa，n（H2）∶n（CO2）=3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2（g）+6H2（g）C2H4（g）+4H2O（g），投料比与化学计量数之比相同，所以两种反应物的平衡转化率是相同的。由图2可知，T1温度下，氢气和水的平衡量分别为6mol和4mol，说明氢气的变化量也是6mol，所以该反应的平衡转化率为50%.在起始状态，氢气和二氧化碳的物质的量分别为12mol和4mol，反应物的平均相对分子质量为；在平衡状态时，CO2、H2、C2H4、H2O的物质的量分别为2mol、6mol、1mol、4mol，平衡时气体的平均相对分子质量为，相对于起始状态，平衡时气体的平均分子量增大的百分率为23.1% 。‎

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考点分析：

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能源是人类生存与发展必不可缺的物质，对传统能源进行脱硫、脱硝处理，能提高能源在能源消费中的比例是改变目前我国频发的雾霾天气的有效措施。

（1）肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂，甲分子与肼分子具有相同的电子数，二者反应的生成物中有10e-分子，另一种生成物为极稳定的单质，写出该反应的化学方程式__________________。

（2）对燃煤产生的尾气进行回收处理，有助于空气质量的改善，还能变废为宝，尾气处理过程中涉及到的主要反应如下：

①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=十8.0 kJ·mol－1

②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)＋2H2O(g) △H=＋90.4 kJ·mol－1

③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol－1

④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g) △H =－483.6 kJ·mol－1

S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为__________________。

（3）煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生，液化反应之一为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)（正反应放热）；按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示，则正反应速率：v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为__________；实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右，选择此压强的理由是________。

（4）工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为：2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)，相同温度下，在两个容器中进行上述反应，某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示：

容器	c(CO)	c(H2)	c(CH3OCH3)	c(H2O)	v(正)与v(逆)大小比较
I	1.0×10-2	1.0×10-2	1.0×10-4	1.0×10-4	v(正)= v(逆)
II	2.0×10-2	1.0×10-2	1.0×10-4	2.0×10-4	v(正)____v(逆)(填“>”、“<”)

填写表中空白处，并写出其推测过程___________。

（5）二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池，其工作原理如图所示，a、b均为惰性电极，a极的电极反应式为________________________；当消耗1molO2时，通过质子交换膜的质子数为_________NA；若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ，则该燃料电池的工作效率为________(燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。