【題目】實現(xiàn)“低碳經(jīng)濟”的一項重要課題就是研究如何將CO2轉化為可利用的資源。因此,研究CO2 的綜合利用對“低碳社會”的構述構建具有重要意義。

(1)一定條件下CO2可以和鐵反應:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),該反應的平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關系如圖甲所示:

①該反應的△H______0(填“<”、“=”或“>”)。

②下列措施,能使平衡時增大的是______(填序號)。

A.充入一定量的CO B.升高溫度 C.使用催化劑

③一定溫度下,向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2,反應過程中CO2和CO的物質的量濃度與時間的關系如圖乙所示。該反應的平衡常數(shù)K=_____________。

(2)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),圖丙表示該反應過程中能量的變化。

①下列關于該反應的說法,正確的是______(填序號)。

A.△H<0,△S<0 B.△H>0,△S<0 C.△H>0,△S>0 D.△H<0,△S>0

②已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-143.0kJmol-1;

H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1。

寫出表示CH3OH燃燒熱的熱化學方程式:________________________________

③一種以甲醇為原料的燃料電池,使用合適的合金為電極,以氫氧化鈉溶液、甲醇、氧氣為原料,該電池負極的電極反應式為_______________________________

(3)以CO2為原料還可以合成多種氮肥。

①工業(yè)上由CO2和NH3在一定條件下合成尿素的化學方程式為CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。起始以=5投料進行反應,達到化學平衡時CO2的轉化率為60%,則NH3的平衡轉化率為______________。

②將足量CO2通入飽和氨水中可制得碳銨(NH4HCO3)。已知室溫下Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kal(H2CO3)=4.3×10-7,則 0.lmol/LNH4HCO3 溶液呈_________(填“酸性”“中性”或“堿性”)。

【答案】 > B 1.75 A CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=714.4kJ/mol CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 24% 堿性

【解析】(1)①由圖甲可得,升高溫度K增大,所以H>0;②因為K=,又因為K只與溫度有關,升高溫度K增大,所以選B;③由圖乙可得,K===1.75。

(2)①依據(jù)反應CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og)和圖象分析判斷:該反應氣體的物質的量減少,是熵減少的反應,所以S0;又因為反應物能量高于生成物的能量,反應是放熱反應,所以H0,故選A。②根據(jù)蓋斯定律,第2個反應×3-1個反應得:CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=714.4kJ/mol。③甲醇堿性燃料電池總反應為:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;正極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-;負極反應為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。

(3)①由題意:設CO2的初始物質的量為x,則NH3的初始物質的量為5x,由方程式列三段式得:

CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)

起始/mol x   5x

轉化/mol 0.6x  1.2x

平衡/mol 0.4x  3.8x

所以平衡時NH3轉化率為:1.2x÷5x×100%=24%。

NH4+的水解常數(shù)Kh(NH4+)==,HCO3-的水解常數(shù)Kh(HCO3-)==,所以Kh(HCO3-)>Kh(NH4+)又因為HCO3-的水解顯堿性,NH4+的水解顯酸性,所以NH4HCO3溶液呈堿性。

練習冊系列答案
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