资源简介

微专题5 碳达峰、碳中和及环境保护
命题分析
习近平主席代表我国政府向世界庄严承诺：我国在2030年前实现碳中和、2060年前实现碳达峰的目标，展现了我国在应对全球气候变化问题的责任与担当。化学科学在实现碳达峰、碳中和发挥重要的作用。我国化学科研工作者在二氧化碳等温室气体的转化和利用、清洁新能源开发方面做了大量研究工作。高考化学试题聚焦基础化学理论和化学工程技术对国民经济和社会发展的重大贡献，精心创设问题情境，既引导学生关注化学对国家科学、经济和社会发展的贡献，又深化了对基本概念的理解、基本原理的应用以及综合分析问题能力的考查，培育学生正确的价值观。
考查的核心素养有：①科学精神与社会责任：具有“绿色化学”观念， 能运用所学知识分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估；②变化观念与平衡思想：能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征；③证据推理与模型认知：对真实化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型，能选择不同模型综合解释或解决真实的化学问题。
近两年新高考真题：以碳中和为情境，考查如何利用化学技术减少二氧化碳，并向学生普及了多种实现碳中和的手段和技术。以被形象地称为“液态阳光”计划的我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目为情境，呈现硅晶体太阳能发电、电能分解水制氢气、氢气与温室气体二氧化碳反应制备燃料甲醇的技术，展示我国科学家在绿色发展和清洁能源开发利用的创新成果。试题选择硅晶体、甲醇合成、二氧化碳结构以及我国科学家研发的高选择性的金属氧化催化剂等为考查载体，多层次、多方位考查化学原理和物质结构理论。
高频考向练习
考向1绿色化学与可持续发展
基础强化练习
1．化学在生产、生活、科技中有着重要的作用，以下有关说法正确的是( )
A．典型的“绿色能源”——生物柴油的主要成分属于烃
B．2022北京冬奥会雪上项目适当采用人造雪：人造雪性能优于天然雪，其化学成分与干冰相同
C．粮食酿酒有利于实现“碳中和、碳达峰”
D．纤维素在人类的食物中不可缺少，食用纤维素能与胆固醇和甘油三酯结合，减少脂类的吸收，降低冠心病的发病率
【答案】D
【解析】
A．生物柴油是由废弃油脂转化而来的高级脂肪酸甲酯或乙酯、不属于烃，故A错误；
B．人造雪的成分为水，干冰成分为二氧化碳，故B错误；
C．碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐渐降低：碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”，粮食酿酒有二氧化碳气体排放，不利于实现“碳中和、碳达峰”，故C错误；
D．食用纤维素能促进肠胃蠕动、可减少胆固醇、甘油三酯的吸收，降低冠心病的发病率，故D正确；
答案选D。
2．2022北京冬奥会是我国提出“2030碳达峰、2060碳中和”目标后的首个世界级体育盛会，冬奥会承诺碳排放将全部中和。下列技术中不能促进碳中和的是( )
A．在火力发电中，对烟尘采用脱硫除尘处理减少空气污染
B．张北风电、太阳能发电实现绿色用电
C．“平原用电、山地用氢”的原则，在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车
D．中科院首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成
【答案】A
【解析】
A．在火力发电中，对烟尘采用脱硫除尘处理减少空气污染主要是减少二氧化硫的排放量，与二氧化碳排放量无关，故A错误；
B．张北风电、太阳能发电实现绿色用电，减少因火力发电而产生的二氧化碳，故B正确；
C．“平原用电、山地用氢”的原则，在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车，减少了汽油燃烧生成的二氧化碳的排放量，故C正确；
D．中科院首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成，有利于二氧化碳的减少，故D正确。
综上所述，答案为A。
典例练习
1．下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中，没有涉及到化学变化的是( )
A．定期清淤，疏通河道
B．化工企业“三废”处理后，达标排放
C．利用微生物降解水域中的有毒有害物质
D．河道中的垃圾回收分类后，进行无害化处理
2．化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是( )
A．食品加工时不可添加任何防腐剂
B．掩埋废旧电池不会造成环境污染
C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体
D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
3．2021年全国两会，“碳达峰”和“碳中和”被写入政府工作报告。下列说法正确的是( )
A．是导致温室效应和酸雨的主要气体
B．汽车尾气催化转化器可有效减少的排放
C．煤的气化和液化的主要目的是减少的排放
D．塑料的合成原料来自于石油，“禁塑令”的颁布有利于减少的排放
4．十九大报告指出:建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念.....，实行最严格的生态环境保护制度，形成绿色发展方式和生活方式。下列有关节约资源和保护环境的说法不正确的是( )
A．回收塑料及钢铁制品可以减少二氧化碳排放
B．使用地热能、生物质能等非化石能源可减少PM2.5
C．开采使用地下可燃冰，可以增加非化石能源消费比例
D．创新生产工艺，实现电动机车替代燃油机车符合绿色发展方式
5．我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示（部分条件及物质未标出），下列说法正确的是( )
A．CO2是引起酸雨的主要物质之一 B．整个过程中，只有CO2可循环利用
C．能源消耗低是该技术的一大优点 D．该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应
6．中央经济工作会议将碳达峰和碳中和列为主要任务之一，在此背景下，“新能源”、“低碳”、“节能减排”、“绿色化学”等概念愈来愈受到人们的重视。下列说法不正确的是( )
A．太阳能、地热能、氢能均属于“新能源”
B．“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C．图中HCl的循环使用体现了“节能减排”思想
D．用乙烷和氯气光照制取氯乙烷不是最理想的“原子经济性反应”
7．我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。下列措施中不利于实现漫画中提到的“碳中和”目标的是( )
A．将煤转化为煤粉再燃烧，可以从根本上杜绝碳排放
B．农村推广风力发电、光伏发电有利于“碳达峰、碳中和”
C．努力开发太阳能、氢能等多种形式能源，降低化石燃料需求量，控制排放量
D．推广使用新能源汽车有利于促进碳达峰、碳中和
8．保护环境已成为人类的共识，人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。下列做法不利于环境保护的是( )
①发电厂的煤经脱硫处理
②采用新科学技术促进煤、石油、天然气的开采，以满足工业发展的需求
③将煤转化为水煤气作燃料
④回收并合理处理聚乙烯塑料废物
⑤汽车尾气中含有氮氧化物，是因为汽油燃烧不充分所致，很少，不必考虑
⑥电镀废液经中和后直接排放
⑦增加燃煤发电厂烟囱的高度，可以减少对大气的污染
A．①②④⑤ B．②③⑥⑦ C．②⑤⑥⑦ D．①③⑥⑦
9．化学与能源开发、环境保护、生产生活等密切相关。下列说法正确的是( )
A．开发利用可燃冰是缓解能源紧缺的唯一途径
B．在食品中大量添加苯甲酸钠等防腐剂，延长其保质期
C．将“地沟油”制成肥皂，可以提高资源的利用率
D．将聚氯乙烯制成食品保鲜膜和包装袋
10．我国承诺2060年前实现碳中和：碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。下列不利于实现“碳中和”的是( )
A．植树造林 B．节能减排 C．焚烧秸秆 D．风力发电
考向2 以碳达峰、碳中和为情境的物质转化原理
基础强化练习
1.我国承诺将力争2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”，向世界发出了加速调整“碳中和”政策的最强音，体现了大国担当。科学家已经成功地利用二氧化碳催化氢化获得甲酸，利用化合物1催化氢化二氧化碳的反应过程如图甲所示，其中化合物2与水反应变成化合物3和的反应历程如图乙所示，其中表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法错误的是( )
A．图甲中，Fe原子的成键数一直没有改变
B．从平衡移动的角度看，降低温度可促进化合物2与水反应
C．图乙历程中最大能垒(活化能)E(正)=18.86kcal·mol-1
D．使用更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，从而提高二氧化碳的反应速率和平衡转化率
【答案】D
【解析】
A．由图甲可知，Fe原子的成键数一直没有改变，A正确；
B．由化合物2与水反应变成化合物3与HCOO-的反应历程图可得该过程是放热反应，降低温度，有利于该过程的进行，B正确；
C．由图乙可知，该历程中最大能垒(活化能)E(正)=16.87-(-1.99)=18.86kcal/mol，C正确；
D．更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，但不会改变二氧化碳的转化率，D错误；
故选D。
2.习近平总书记提出我国要在2030年实现“碳达峰”， 2060年前实现“碳中和"。某科研小组用电化学方法将CO2转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．该装置能将化学能转化为电能
B．M上的电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C．工作一段时间后，N电极室中的溶液pH增大
D．当转化2mol CO2时，外电路中转移的电子数为2NA
【答案】D
【解析】
A．由图可知，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，A正确；
B．M为电池的负极，在紫外光的作用下，水失去电子发生氧化反应生成O2，电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B正确；
C．N为电池正极，电极反应式为CO2+2H++2e-═CO+H2O，当外电路转移4mol电子时，有4mol H+从左室穿过交换膜到达右室，然后被CO2消耗，但溶液中水的量增加，因此N电极室的溶液pH增大，C正确；
D．电极反应式为CO2+2H++2e-═CO+H2O，当转化2mol CO2时，外电路转移4mol电子，转移的电子数为4NA，D错误；
答案选D。
3.我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成是一种实现“双碳”目标的有效方法，其主要反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
恒压下，时，甲醇产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列关于该实验的说法不正确的是( )
A．甲醇平衡产率随温度升高而降低的主要原因：温度升高，反应I平衡逆向移动
B．采用分子筛膜时的适宜反应温度：210℃
C．M→N点甲醇产率增大的原因：温度升高，反应I平衡常数增大
D．X点甲醇产率高于Y点的主要原因：分子筛膜可从反应体系中分离出H2O，有利于反应I正向进行
【答案】C
【解析】
A．根据图像可知，随着温度的升高，甲醇的平衡产率降低，反应I为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，该反应平衡向逆反应放向进行，甲醇的平衡产率降低，故A说法正确；
B．根据图像可知，采用分子筛膜时，温度在210℃时甲醇产率最高，故B说法正确；
C．反应I为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数降低，M→N甲醇的产率增大原因是这段时间反应没有达到平衡，反应向正反应方向进行，甲醇产率增大，故C说法错误；
D．根据题中信息，分子筛膜能选择性分离出H2O，根据勒夏特列原理，降低生成物浓度，反应I平衡向正反应方向进行，故D说法正确；
答案为C。
典例练习
11.为了应对气候变化，我国提出了“力争2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和”的庄严承诺。中国科学家发明了一种新型电池，可把CO2转化为HCOOH(甲酸)的同时还能对外提供电能，装置如下图所示双极膜的阴、阳膜复合层间的H2O可解离成H+和OH-，并可分别通过阳膜和阴膜。下列说法错误的是( )
A．放电时，电极a为负极，发生氧化反应
B．放电时，电流由极流向a极
C．放电时，极的电极反应为
D．多孔钯纳米材料可增大的接触面积，加快反应速率
12. 的资源化利用不仅可以减少的排放，而且可以提供绿色制备的技术路线，有助于促进“碳中和，碳达峰”。
Ⅰ.科学家致力于电催化合成甲醇的研究，其工作原理如图：
(1)b电极与电源的_______极相连，其中c为质子交换膜，写出a电极的电极反应式_______。
Ⅱ. 燃料电池具有低温快速启动、洁净环保等优点，可能成为未来便携式电子产品应用的主流。
请回答下列问题：
(2)通入电极的电极反应式为_______。
(3)当丙池某个电极增重38.4g时，乙池中收集到了标况下11.2L气体。则甲池中理论上消耗的物质的量为_______mol，乙池中析出_______g Ag。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，溶液中加入无色酚酞溶液，闭合电键后_______(填C或D)极首先变红，写出电解时总离子反应式_______。
13．我国力争于2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。催化加氢合成二甲醚是一种实现“碳中和”理想的转化方法：该过程中涉及的反应如下：
主反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH＇=
回答下列问题：
(1)主反应通过以下步骤来实现：
Ⅰ. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
Ⅱ. 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
则主反应的_______。
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定时，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如下图所示，CH3OCH3的选择性。
①平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______。
②420℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性约为50%。不改变反应时间，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_______(填标号)。
A．升高温度 B．增大压强 C．增大 D．更换适宜的催化剂
(3)在温度为543K、原料组成为、初始总压为4MPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时的转化率为30%，二甲醚的选择性为50%，则氢气的转化率_______；主反应的压强平衡常数_______(列出计算式)。
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度大等优点。若电解质溶液呈碱性、二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______，该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E=_______(精确到小数点后1位。能量密度=，)。
14．“2030年前碳达峰，2060年前实现碳中和”定调国家级绿色发展战略。防治大气污染、水体污染等是世界各国保护环境的最重要课题。
(1)将催化重整为可用的化学品，对改善环境意义重大。
①在体积为的刚性容器中进行“合成气催化重整”，反应的化学方程式为
CH4(g)+CO2(g)2CO (g)+2H2(g)。当投料比，时，的平衡转化率(α)与温度(T)、初始压强(p)的关系如图所示。压强_______(填“>”、“<”或“=”，下同)；当温度为T3、压强为时，a点时的v(逆)_______v(正)。
②在密闭容器中，充入不同的原料气体，控制温度700℃，发生反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)，请在如图中画出在混合气体中的平衡体积分数随递增的变化趋势。
(2)由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。研究表明在催化剂作用下CO2和H2可发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
我国某科研团队研究出以过渡金属为催化剂电催化还原二氧化碳制甲醇的途径，大大提高了甲醇的产率，原理如图所示。电解过程中，电解质溶液中H+向_______(填“石墨1”或“石墨2”)电极迁移，石墨1上发生的电极反应式为_______。
典例练习参考答案
1.A【解析】A．定期清淤，疏通河道，保证河流畅通，没有涉及化学变化，A符合题意；
B．工业生产中得到产品的同时常产生废气、废水和废渣（简称“三废”），常涉及化学方法进行处理，如石膏法脱硫、氧化还原法和沉淀法等处理废水，废渣资源回收利用等过程均有新物质生成，涉及化学变化，B不符合题意；C．可通过微生物的代谢作用，将废水中有毒有害物质尤其复杂的有机污染物降解为简单的、无害物质，所以微生物法处理废水有新物质的生成，涉及的是化学变化，C不符合题意；D．河道中的垃圾回收分类，适合焚化处理的垃圾，利用现代焚化炉进行燃烧，消灭各种病原体，把一些有毒、有害物质转化为无害物质，同时可回收热能，用于供热和发电等，此过程涉及化学变化，D不符合题意；故选A。
2.C【解析】A．食品加工时，可适当添加食品添加剂和防腐剂等，如苯甲酸钠，故A错误；B．废旧电池中含有重金属等金属离子，会造成土壤污染，水体污染等，故B错误；C．天然气主要成分为甲烷，不完全燃烧会产生一氧化碳等有毒气体，故C正确；D．含磷洗涤剂的排放，使水中磷过多，造成水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，水体变浑浊，故D错误；故选C。
D【解析】A．二氧化硫使导致酸雨的主要气体不是二氧化碳，A错误；B．汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效减少氮氧化合物和CO的排放，B错误；C．推广使用煤液化和气化洁净煤技术，可减少二氧化硫等有害气体的排放，C错误；D．塑料大部分是利用石油等化石原料提炼后的副产品经过聚合作用形成的高分子聚合物，“禁塑令”的颁布有利于减少的排放，D正确；答案选D。
4.C【解析】A、塑料制品含有碳元素，冶炼钢铁需要用一氧化碳还原铁矿石，因此回收塑料及钢铁制品可以减少二氧化碳排放，A正确；B、地热能、生物质能都不是化石能源，使用地热能、生物质能等非化石能源可减少PM2.5产生，B正确；C、可燃冰的主要成分是甲烷，属于化石能源,故C错误；D、燃油中含有碳元素，燃烧会释放出大量的二氧化碳，因此实现电动机车替代燃油机车符合绿色发展方式，D正确；正确选项C。
5.D【解析】利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，CaO加入碳酸钠溶液中，先和水反应，生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应，产生碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠返回捕捉室继续使用，碳酸钙分离后进入高温反应炉，在高温反应炉中分解，产生CO2，从而实现二氧化碳的分离、储存和利用。A．酸雨是因为氮的氧化物、二氧化硫的排放引起，与二氧化碳无关，故A错误；B．由图可知，CaO，氢氧化钠等均可可以循环利用，故B错误；C．高温反应炉需要消耗大量的能量，能量消耗较高，故C错误；D．由流程图可知，该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应，CaO和水的反应，氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解等，均没有涉及到氧化还原反应，故D正确；故选D。
6.B【解析】A．太阳能、地热能、氢能、生物能以及核能均属于“新能源”，故A正确；B．“低碳”主要是指二氧化碳的排放量，故B错；C．图中HCl的循环利用，排除的水无污染，符合“节能减排”思想，故C正确；D．用乙烷和氯气光照制取氯乙烷，会有副反应发生，生成二氯乙烷等副产物，所以导致C原子利用率低，即用乙烷和氯气光照制取氯乙烷不是最理想的“原子经济性反应”，而应用乙烯与氯化氢加成制取，故D正确；答案选B。
7.A【解析】A．将煤转化为煤粉再燃烧，仍然会产生二氧化碳，不能从根本上杜绝碳排放，A错误；B．农村推广风力发电、光伏发电可减少二氧化碳的排放，有利于“碳达峰、碳中和”，B正确；C．努力开发太阳能、氢能等多种形式能源，降低化石燃料需求量，减少二氧化碳的排放，有利于“碳达峰、碳中和”，C正确；D．推广使用新能源汽车，可减少二氧化碳的排放，有利于“碳达峰、碳中和”，D正确；答案选A。
8.C【解析】①发电厂的煤经脱硫处理，减少SO2的排放；②采用新科学技术促进煤、石油、天然气的开采，以满足工业发展的需求，不利于环境保护；③将煤转化为水煤气作燃料，能提高燃料的利用率，减少污染；④回收并合理处理聚乙烯塑料废物，能减少白色污染；⑤汽车尾气中含有氮氧化物，是因为氮气与氧气反应所致，是大气污染的主要因素；⑥电镀废液中含有一些有毒的重金属离子，不能经中和后直接排放；⑦增加燃煤发电厂烟囱的高度，不能减少污染物的排放，故C正确。
9.C【解析】A．开发利用可燃冰只是缓解能源紧缺的其中一种手段，错误；B．苯甲酸钠是低毒的食品添加剂，使用过量会使得染色体变异，错误；C．地沟油的主要成分是油脂，可以通过地沟油制造有效成分为高级脂肪酸钠的肥皂，正确；D．忽略了聚氯乙烯制得的袋子不能用来包装食品，否则对人体有害，错误。
10.C【解析】A．植树造林增加绿色植被可以吸收二氧化碳，对实现“碳中和”具有直接贡献，A正确；B．采取节能低碳生活方式，可以减少碳的排放，对实现“碳中和”具有直接贡献，B正确；C．焚烧秸秆会产生二氧化碳，不利于实现“碳中和”，C错误；D．风能是可再生的清洁能源，不会排放二氧化碳，对实现“碳中和”具有直接贡献，D正确；故选C。
11.C【解析】由题中信息：该装置可实现物质转化并向外提供电能，该装置为原电池。电极分别为Zn和多孔钯纳米材料，Zn作负极，多孔钯纳米材料作正极。A. 放电时，a极为负极，失电子生成锌离子，发生氧化反应，A正确；B. 放电时，b极为正极，电流由b极经外电路流向a极，B正确；C. 放电时，b极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式应该为，C错误；D. 多孔钯纳米材料，可以增大CO2接触面积，加快反应速率，D正确；故选C。
12.【答案】(1)正；CO2+6e-+ 6H+=CH3OH +H2O；(2)；(3) 0.2mol；86.4；(4) D；2I-+2H2OI2+H2↑+2OH-。
【解析】
(1)由图可知，该装置为电解池，a电极上CO2发生还原反应生成CH3OH，则a电极为阴极，电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH +H2O，b电极为阳极，则b电极与电源正极相连，故答案为：正；CO2+6e-+6H+=CH3OH +H2O；
(2)通入甲醇的一极为负极，甲醇在负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为，故答案为：；
(3)电解氯化铜时，铜离子在阴极得电子生成铜，即Cu2++2e-=Cu，生成铜的质量为38.4g，则转移的电子为，根据可知，消耗甲醇的物质的量为；电解硝酸银溶液时阳极反应为，电路中转移电子1.2mol时生成氧气的物质的量，则硝酸银反应完全，并且发生了电解水的反应，生成氢气的物质的量为，根据电子守恒可知，，，故答案为：0.2mol；86.4；
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成KI溶液，C为阳极， D为阴极，电解KI溶液时阳极生成I2，阴极生成H2和KOH，加入无色酚酞溶液，阴极D首先变红，总离子反应为2I-+2H2OI2+H2↑+2OH-，故答案为：D；2I-+2H2OI2+H2↑+2OH-。
13.【答案】(1)-122.5；(2)①主反应放热，副反应吸热，温度升高使副反应CO2平衡转化率上升幅度大于主反应的下降幅度；②BD；(3)20%；
(4)CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO+11H2O；8.4
【解析】
(1)由盖斯定律可知，Ⅰ×2+Ⅱ得到主反应，则主反应的焓变△H=2△H1+△H2=(-49.5kJ/mol) ×2+(-23.5kJ/mol)=-122.5kJ/mol，故答案为：-122.5；
(2)①主反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳平衡转化率减小，副反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳平衡转化率增大，所以二氧化碳平衡转化率随温度升高而增大说明温度升高，使副反应二氧化碳平衡转化率上升幅度大于主反应的下降幅度，故答案为：主反应放热，副反应吸热，温度升高使副反应CO2平衡转化率上升幅度大于主反应的下降幅度；②A．主反应为气体体积减小的放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于提高二甲醚的选择性，故错误；B．主反应为气体体积减小的放热反应，副反应为气体体积不变的吸热反应，增大压强，主反应平衡向正反应方向移动，副反应平衡不移动，有利于提高二甲醚的选择性，故正确；C．增大二氧化碳，主反应和副反应平衡均向正反应方向移动，不利于提高二甲醚的选择性，故错误；D．更换适宜的催化剂可以提高二甲醚的选择性，故正确；故选BD；
(3)设起始二氧化碳的物质的量为1mol、氢气的物质的量为3mol，由题给数据可建立如下三段式：
2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
由三段式数据可知，平衡时，氢气的转化率为×100%=20%，混合气体总物质的量为3.7mol，由气体的压强之比等于物质的量之比可知，平衡时混合气体的总压强为=3.7MPa，则二氧化碳、氢气、二甲醚、水蒸气的平衡分压为×3.7MPa=0.7MPa、×3.7MPa=2.4MPa、×3.7MPa=0.075MPa、×3.7MPa=0.375MPa，所以分压平衡常数为Kp=，故答案为：20%；；
(4)燃料电池中通入二甲醚的电极为负极，碱性条件下二甲醚在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO+11H2O，由该电池的理论输出电压为1.20V可知，电池能量密度E=≈8.4，故答案为： CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO+11H2O；8.4。
14.【答案】(1)①< ；< ；②；(2)石墨1 ； 。
【解析】
(1)①该反应正反应是一个气体体积增大的吸热反应，故增大压强，平衡逆向移动，CO2的转化率减小，升高温度，平衡正向移动，CO2的转化率增大，由CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、初始压强(p)的关系图可知，温度相同时，p1条件下CO2转化率更大，压强p1＜p2；当温度为T3、压强为p1时，a点到到达平衡点即T3与p1曲线的交叉点过程中CO2的转化率在增大，说明反应正向进行，故此时的v(逆)＜v(正)，故答案为：＜；＜；
②根据CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)反应可知，当投料氢碳比小于3时，增大氢碳比，二氧化碳转化率增大，即提高CO产率，CO的体积分数随氢碳比的增大而增大；氢碳比与反应的化学计量数之比相同，即为3时，CO的体积分数最大；当氢碳比超过3以后，CO产量随增多，但平衡后混合气体的总体积增大，对应的CO体积分数不断减小，所以其变化曲线如下；
(2)由电解装置可知，石墨2上H2O→O2，O化合价升高，失去电子，发生氧化反应，做阳极，石墨1做阴极，电解池中阳离子移向阴极，则溶液中H+向石墨1电极迁移；石墨1上CO2(g)→CH3OH，则石墨1电极为阴极，发生得电子的还原反应，电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O，故答案为：石墨1；CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。

展开更多......

收起↑