科学家积极探索新技术对\(\rm{CO_{2}}\)进行综合利用。

Ⅰ\(\rm{.CO_{2}}\) 可用来合成低碳烯烃。请回答：

\(\rm{2CO_{2}(g)}\) \(\rm{+6H_{2}(g)⇌ CH_{2}=CH_{2}(g)+4H_{2}O(g)}\)  \(\rm{\triangle H=a}\) \(\rm{kJ/mol}\)

                    图\(\rm{1}\)                                             图\(\rm{2}\)

\(\rm{(1)}\)已知：\(\rm{H_{2}}\) 和\(\rm{CH_{2}=CH}\) 的燃烧热分别是\(\rm{285.8}\) \(\rm{kJ/mol}\) 和\(\rm{1411.0}\) \(\rm{kJ/mol}\)，且\(\rm{H_{2}O(g) H_{2}O(l)}\) \(\rm{\triangle H=}\) \(\rm{-44.0}\) \(\rm{kJ}\) \(\rm{/mol}\)，则\(\rm{a=}\)_______\(\rm{kJ/mol}\)。

\(\rm{(2)}\)上述由\(\rm{CO_{2}}\) 合成\(\rm{CH_{2}=CH_{2}}\)的反应在_______下自发进行\(\rm{(}\)填“高温”或“低温”\(\rm{)}\)。

\(\rm{(3)}\)在体积为\(\rm{1L}\)的恒容密闭容器中，充入\(\rm{3}\) \(\rm{mol H_{2}}\)和\(\rm{1mol}\) \(\rm{CO_{2}}\)，测得温度对\(\rm{CO_{2}}\) 的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图\(\rm{1}\)所示。下列说法正确的是_______。

A.平衡常数大小：\(\rm{K}\)\(\rm{{\,\!}_{M}}\)\(\rm{ < }\) \(\rm{K}\)\(\rm{{\,\!}_{N}}\)

B.其他条件不变，若不使用催化剂，则\(\rm{250℃}\)时\(\rm{CO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)的平衡转化率可能位于点\(\rm{M}\)\(\rm{{\,\!}_{1}}\)

C.图\(\rm{1}\)中\(\rm{M}\)点时，乙烯的体积分数为\(\rm{7.7\%}\)

D.当压强或\(\rm{n(}\) \(\rm{H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{)/n(CO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\) \(\rm{)}\)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态

\(\rm{(4)}\)保持温度不变，在体积为\(\rm{V}\) \(\rm{L}\)的恒容容器中以\(\rm{n(H_{2}):n(CO_{2})=3:1}\)的投料比加入反应物，\(\rm{t_{0}}\)时达到化学平衡。请在图\(\rm{2}\) 中作出容器内混合气体的平均相对分子质量\(\rm{ \bar{M} }\)随时间变化的图象。

Ⅱ\(\rm{.}\)利用“\(\rm{Na-CO_{2}}\)”电池将\(\rm{CO_{2}}\) 变废为宝。

我国科研人员研制出的可充电“\(\rm{Na-CO_{2}}\)”电池，以钠箔和多壁碳纳米管\(\rm{(MWCNT)}\)为电极材料，总反应为\(\rm{4Na+3CO_{2} \underset{放电}{\overset{充电}{⇌}} 2Na_{2}CO_{3}+C}\)。放电时该电池“吸入”\(\rm{CO_{2}}\)，其工作原理如图\(\rm{3}\)所示：

              图\(\rm{3}\)

\(\rm{(5)}\)放电时，正极的电极反应式为_________________。

\(\rm{(6)}\)若生成的\(\rm{Na_{2}CO_{3}}\)和\(\rm{C}\)全部沉积在正极表面，当转移\(\rm{0.2}\) \(\rm{mol}\) \(\rm{e^{-}}\)时，正极增加的质量为______\(\rm{g}\)。

\(\rm{(7)}\)选用高氯酸钠四甘醇二甲醚做电解液的优点是____________________。

近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注，工业上甲醇的合成途径多种多样。现在实验室中模拟甲醇合成反应，在\(\rm{2 L}\)密闭容器内，\(\rm{400 ℃}\)时发生反应：\(\rm{CO(g)+2H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)}\)，体系中甲醇的物质的量\(\rm{n(CH_{3}OH)}\)随时间的变化如表：

\(\rm{(2)}\)用\(\rm{H_{2}}\)表示从\(\rm{0～2s}\)内该反应的平均速率\(\rm{v(H_{2}) =}\)_________。

\(\rm{d. v}\)\(\rm{{\,\!}_{逆}}\)\(\rm{(CO) = v}\)\(\rm{{\,\!}_{正}}\)\(\rm{(H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{)}\) 

\(\rm{(4)}\)该反应中破坏\(\rm{1mol CO}\)和\(\rm{2mol H_{2}}\)的化学键吸收的能量小于形成\(\rm{1mol CH_{3}OH}\)中的化学键释放的能量，反应物的总能量       \(\rm{(}\)大于、小于\(\rm{)}\)产物的总能量。

\(\rm{(5)}\)已知在\(\rm{400 ℃}\)时，反应\(\rm{CO(g)+2H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)}\)达到平衡时放出\(\rm{1.508 kJ}\)的热量， 写出上述反应的热化学方程式：__________________________。

一定温度下，在体积为\(\rm{0.5L}\)的恒容密闭容器中， 之间发生反应：\(\rm{2NO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{(}\)红棕色\(\rm{)}\)\(\rm{\overset{}{⇌} }\) \(\rm{N}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{O}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)\(\rm{(}\)无色\(\rm{)}\)，反应过程中各物质的物质的量与时间的关系如图所示。

\(\rm{(1)}\)曲线_______\(\rm{(}\)填“\(\rm{X}\)”或“\(\rm{Y}\)”\(\rm{)}\)表示\(\rm{N_{2}O_{4}}\)的物质的量随时间的变化曲线。

\(\rm{(2)}\) 在\(\rm{0～3min}\)內，用\(\rm{NO_{2}}\)的浓度变化表示的反应速率为_______。

\(\rm{(3)}\) 下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是_____\(\rm{(}\)填字母\(\rm{)}\)。

B、\(\rm{NO_{2}}\)的体积分数不再发生变化

  \(\rm{C}\)、容器内原子总数不再发生变化

  \(\rm{D}\)、相同的时间内消耗\(\rm{n mol N_{2}O_{4}}\)的同时生成\(\rm{2n mol NO_{2}}\)  

\(\rm{(4)}\) 反应达到平衡后，若降低温度，则\(\rm{v(}\)正\(\rm{)}\)_______，\(\rm{v(}\)逆\(\rm{)}\)_______。 填“增大”“减小”或“不变”\(\rm{)}\)。

在容积为\(\rm{1.00 L}\)的容器中，通入一定量的\(\rm{N_{2}O_{4}}\)，发生反应\(\rm{N_{2}O_{4}(g)⇌ }\) \(\rm{2NO_{2}(g)}\)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

​

回答下列问题：

\(\rm{(1)}\)反应的\(\rm{\triangle H}\)________\(\rm{0(}\)填“大于”“小于”\(\rm{)}\)；\(\rm{100℃}\)时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在\(\rm{0～60s}\)时段，反应速率\(\rm{v(N_{2}O_{4})}\)为_____________\(\rm{mol·L^{-1}·s^{-1}}\)，反应的平衡常数\(\rm{K_{1}}\)为_____________。

\(\rm{(2)100℃}\)时达到平衡后，改变反应温度为\(\rm{T}\)，\(\rm{c(N_{2}O_{4})}\)以\(\rm{0.0020 mol·L^{-1}·s^{-1}}\)的平均速率降低，经\(\rm{10 s}\)又达到平衡。

\(\rm{① T}\) ________\(\rm{100℃(}\)填“大于”“小于”\(\rm{)}\)，判断理由是______________________________________；

\(\rm{②}\) 温度\(\rm{T}\)时反应的平衡常数\(\rm{K_{2}}\)为 __________________。

\(\rm{(3)}\)温度\(\rm{T}\)时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向_____________\(\rm{(}\)填“正反应”或“逆反应”\(\rm{)}\)方向移动

近年全国各地雾霾严重，为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量。研究并有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物等污染物是一项重要而艰巨的工作。

Ⅰ\(\rm{.}\)氮氧化物的研究

\(\rm{(1)}\)一定条件下，将\(\rm{2mol NO}\)与\(\rm{2mol O_{2}}\)置于恒容密闭容器中发生反应：\(\rm{2NO(g)+O_{2}(g)⇌ 2NO_{2}(g)}\)，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是\(\rm{(}\)     \(\rm{)}\)

A.混合气体的密度保持不变           

B.\(\rm{NO}\)的转化率保持不变

C.\(\rm{NO}\)和\(\rm{O_{2}}\)的物质的量之比保持不变 

D.\(\rm{O_{2}}\)的消耗速率和\(\rm{NO_{2}}\)的消耗速率相等

的体积分数随时间\(\rm{(t)}\)的变化如图\(\rm{1}\)所示。根据图象可以判断曲线\(\rm{R_{1}}\)、\(\rm{R_{2}}\)对应的下列反应条件中不同的是______\(\rm{ (}\)填字母序号\(\rm{)}\)。

 

  \(\rm{A.}\)压强     \(\rm{B.}\)温度      \(\rm{C.}\)催化剂

根据图\(\rm{2}\)中的能量变化数据\(\rm{.}\)计算反应\(\rm{2NO(g)⇌ N_{2}(g)+O_{2}(g)}\)的\(\rm{ΔH=}\)_________

Ⅱ\(\rm{.}\)碳氧化物研究

\(\rm{(3)CO}\)和\(\rm{H_{2}}\)在一定条件下可以合成甲醇：\(\rm{CO(g)+2H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)}\)  \(\rm{ΔH < O}\) ，现在体积为\(\rm{1L}\)的恒容密闭容器\(\rm{(}\)图\(\rm{3}\)甲\(\rm{)}\)中通入\(\rm{1mol CO}\)和\(\rm{2mol H_{2}}\)，测定不同时间、不同温度\(\rm{(T)}\)下容器中\(\rm{CO}\)的物质的量，如下表：

请回答：

\(\rm{①T_{1}}\)____\(\rm{T_{2}(}\)填“\(\rm{ > }\)”或“\(\rm{ < }\)”或“\(\rm{=}\)”\(\rm{)}\)，理由是____________。已知\(\rm{T_{2}℃}\)时，第\(\rm{20min}\)时容器内压强不再改变，此时\(\rm{H_{2}}\)的转化率为________，该温度下的化学平衡常数为_______。

\(\rm{②}\)若将\(\rm{1mol CO}\)和\(\rm{2mol H_{2}}\)通入原体积为\(\rm{1L}\)的恒压密闭容器\(\rm{(}\)图\(\rm{3}\)乙\(\rm{)}\)中，在\(\rm{T_{2}℃}\)下达到平衡，此时反应的平衡常数为________；若再向容器中通入\(\rm{l mol CH_{3}OH(g)}\)，重新达到平衡后，\(\rm{CH_{3}OH(g)}\)在体系中的百分含量________\(\rm{(}\)填“变大”或“变小”或“不变”\(\rm{)}\)。

\(\rm{(4)}\)一定条件下也可用\(\rm{NaOH}\)溶液与\(\rm{CO}\)反应生成甲酸钠，进一步反应生成甲酸来消除\(\rm{CO}\)污染。常温下将\(\rm{a mol}\)的\(\rm{CO}\)通入\(\rm{2 L bmol/L NaOH}\) 溶液中，恰好完全反应生成甲酸钠和含少量甲酸的混合溶液\(\rm{(}\)假设溶液体积不变\(\rm{)}\)，测得溶液中\(\rm{c(Na^{+})=c(HCOO^{-})}\)，则该混合溶液中甲酸的电离平衡常数 \(\rm{Ka=}\)___________  \(\rm{(}\)用含\(\rm{a}\)和\(\rm{b}\)的代数式表示\(\rm{)}\)。

下列判断正确的是\(\rm{(}\)  \(\rm{)}\)

\(\rm{CO}\)和联氨\(\rm{(N_{2}H_{4})}\)的性质及应用的研究是能源开发、环境保护的重要课题。

\(\rm{(1)①}\)用\(\rm{CO}\)、\(\rm{O_{2}}\)和\(\rm{KOH}\)溶液可以制成碱性燃料电池，则该电池反应的离子方程式为      。

\(\rm{②}\)用\(\rm{CO}\)、\(\rm{O_{2}}\)和固体电解质还可以制成如下图\(\rm{1}\)所示的燃料电池，则电极\(\rm{d}\)的电极反应式为      。

\(\rm{(2)}\)联氨的性质类似于氨气，将联氨通入\(\rm{CuO}\)浊液中，有关物质的转化如图\(\rm{2}\)所示。

                                                                               图\(\rm{3}\)

\(\rm{①}\)在图示\(\rm{2}\)的转化中，化合价不变的元素是     \(\rm{(}\)填元素名称\(\rm{)}\)。

\(\rm{②}\)在转化过程中通入氧气发生反应后，溶液的\(\rm{pH}\)将     \(\rm{(}\)填“增大”、“减小”或“不变”\(\rm{)}\)。转化中当有\(\rm{1 mol N_{2}H_{4}}\)参与反应时，需要消耗\(\rm{O_{2}}\)的物质的量为     。

\(\rm{③}\)加入\(\rm{NaClO}\)时发生的反应为：

\(\rm{Cu(NH_{3})^{2}_{4}+2ClO^{-}+2OH^{-}=Cu(OH)_{2}↓+2N_{2}H_{4}↑+2Cl^{-}+2H_{2}O}\)该反应需在\(\rm{80℃}\)以上进行，其目的除了加快反应速率外，还有     、     。

\(\rm{(3)CO}\)与\(\rm{SO_{2}}\)在铝矾土作催化剂、\(\rm{773 K}\)条件下反应生成\(\rm{CO_{2}}\)和硫蒸气，该反应可用于从烟道气中回收硫，反应体系中各组分的物质的量与反应时间的关系如图\(\rm{3}\)所示，写出该反应的化学方程式：               。

在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应\(\rm{2SO_{2}(g)+O_{2}}\) \(\rm{(g)⇌ }\) \(\rm{2SO_{3}(g)\triangle H < 0}\)

\(\rm{(1)600℃}\)时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中\(\rm{SO_{2}}\)、\(\rm{O_{2}}\)、\(\rm{SO_{3}}\)物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是________________________。

\(\rm{(2)10min}\)到\(\rm{15min}\)的曲线变化的原因可能是______

\(\rm{(}\)填写编号\(\rm{)}\)。

A.加了催化剂     \(\rm{B.}\)缩小容器体积   

C.降低温度       \(\rm{D.}\)增加\(\rm{SO_{3}}\)的物质的量

\(\rm{(3)}\)据图判断，反应进行至\(\rm{20min}\)时，曲线发生变化的

原因是__________________________\(\rm{(}\)用文字表达\(\rm{)}\)。

下列图示与对应的叙述相符的是(    )