捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)(NH4)2CO3 (aq) △H1
反應(yīng)Ⅱ:NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)NH4HCO3 (aq) △H2
反應(yīng)Ⅲ:(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)2NH4HCO3 (aq) △H3
請回答下列問題:
(1)△H1與△H2、△H3之間的關(guān)系是:△H3= 。
(2)為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2氣體效率的影響,在溫度為T1、T2、T3、T4、T5的條件下,將等體積等濃度的(NH4)2CO3溶液分別置于等體積的密閉容器中,并充入等量的CO2氣體,經(jīng)過相同時間測得容器中CO2氣體的濃度,得趨勢圖(下圖1)。則:
①△H3______0 (填“>”、“=”或“<”)。
②溫度高于T3,不利于CO2的捕獲,原因是 。
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為K1時,溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如下圖2所示。當(dāng)時間到達(dá)t1時,將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到K2,并維持該溫度。請?jiān)谠搱D中畫出t1時刻后溶液的pH變化趨勢曲線。
|
(1)2△H2—△H1 (3分)
(2)① < (3分)
②T3時,化學(xué)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)溫度高于T3,升高溫度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以不利于CO2的捕獲。 (3分)
③(3分)如圖
(3)降低溫度(或增加CO2濃度或壓強(qiáng)) (2分)
(4)BD (2分,選對1個得1分,錯選1個得0分)
解析試題分析:(1)根據(jù)已知方程式和蓋斯定律,反應(yīng)III的方程式可由②×2—①得,所以△H3 =2△H2—△H1 。
(2)①圖1表示的是反應(yīng)物CO2的濃度隨著反應(yīng)溫度的升高而呈現(xiàn)出的先下降后上升的趨勢。由于溫度不同反應(yīng)達(dá)到平衡的時間不同,溫度升高反應(yīng)速率增大,所以達(dá)到平衡的的時間縮短。因此在該測定的反應(yīng)時間內(nèi),部分達(dá)到平衡部分未達(dá)到平衡。圖中溫度高于T3 時,CO2的濃度開始上升,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡,再升高溫度反應(yīng)逆向移動導(dǎo)致反應(yīng)物CO2的濃度增大。溫度升高是反應(yīng)逆向移動,說明該正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H3<0。
②根據(jù)上述分析,T3 時,在該測定時間內(nèi)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),當(dāng)溫度高于T3,升高溫度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以不利于CO2的捕獲。
③圖2可以看出,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溶液的PH值逐漸下降,平衡時趨于不變。由此可以得出正反應(yīng)會使PH值降低,若反應(yīng)逆向進(jìn)行,則PH升高。所以若反應(yīng)時間到達(dá)t1時升高溫度,則反應(yīng)的化學(xué)平衡逆向移動,溶液的PH值會升高,重新達(dá)到平衡后PH值趨于不變,該圖像如圖所示。
(3)據(jù)上述分析,正反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以可以適當(dāng)降低溫度,是平衡你正向移動,提高CO2的吸收量。而CO2是反應(yīng)中唯一的氣體,也可以通過增大壓強(qiáng)或是CO2氣體濃度使平衡正向移動從而增大CO2的吸收量。
(4)要能做CO2的捕獲劑,則要能夠和CO2反應(yīng),所以選項(xiàng)中可以和CO2反應(yīng)的物質(zhì)只能選BD。
考點(diǎn):本題考查的是反應(yīng)原理知識,主要以反應(yīng)與能量、化學(xué)平衡影響因素和平衡移動原理為知識點(diǎn)進(jìn)行考察。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
2013年以來,全國很多地區(qū)都曾陷入嚴(yán)重的霧霾和污染天氣中,冬季取暖排放的CO2、汽車尾氣等都是形成霧霾的因素。
(1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g) △H=+179.5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g) △H=-759.8 kJ/mol
下圖是在101kPa,298K條件下1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成1mol CO2和1mol NO過程中能量變化的示意圖。則a= 。
(2)將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進(jìn)行反應(yīng):
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)組 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)到平衡所需時間/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
氨是重要的化工產(chǎn)品和化工原料。
(1)氨的電子式是 。
(2)已知:
①合成氨的熱化學(xué)方程式是 。
②降低溫度,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K .(填“增大”、“減小’’或“不變”)。
(3)有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖l所示。
電池正極的電極反應(yīng)式是 ,A是 。
(4)用氨合成尿素的反應(yīng)為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+ H2O(g)。工業(yè)生產(chǎn)時,原料氣帶有水蒸氣。圖2表示CO2的轉(zhuǎn)化率與氨碳比、水碳比的變化關(guān)系。
①曲線I、II、III對應(yīng)的水碳比最大的是 。
②測得B點(diǎn)氨的轉(zhuǎn)化率為40%,則x1 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
利用N2和H2可以實(shí)現(xiàn)NH3的工業(yè)合成,而氨又可以進(jìn)一步制備硝酸,在工業(yè)上一般可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。請回答下列問題:
(1)已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為
。
(2)某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示:
(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量)
①圖像中T2和T1的關(guān)系是:T2 T1(填“高于”“低于”“等于”“無法確定”)
②比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2 的轉(zhuǎn)化率最高的是(填字母)。 。
③若容器容積為1L,在起始體系中加入1mol N2 ,n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為60%,則此 條件下(T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。保持容器體積不變,再向容器中加入1mol N2,3mol H2反應(yīng)達(dá)到平衡時,氫氣的轉(zhuǎn)化率將
(填“增大”、“減”或“不變”)。
(3)N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注。
①一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應(yīng):
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0下表為反應(yīng)在T1溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
t/s | 0 | 50 | 100 |
c(N2O5)/mol·L—1 | 5.0 | 3.5 | 2.4 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強(qiáng)氧化劑液態(tài)雙氧水。當(dāng)它們混合反應(yīng)時,即產(chǎn)生大量氮?dú)夂退魵?并放出大量熱。已知0.4 mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應(yīng),生成水蒸氣和氮?dú)?放出256.652 kJ的熱量。
(1)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 _________________________。
(2)已知H2O(l)H2O(g) ΔH="+44" kJ·mol-1則16 g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成液態(tài)水時放出的熱量是 kJ。
(3)此反應(yīng)用于火箭推進(jìn),除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個很大的優(yōu)點(diǎn)是
___________________________________。
(4)發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料,二氧化氮作氧化劑,兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻R阎?
N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH="+67.7" kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH="-534" kJ·mol-1
肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 __________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
已知化學(xué)能與其他形式的能可以相互轉(zhuǎn)化。填寫下表的空白:
化學(xué)反應(yīng)方程式(例子) | 能量轉(zhuǎn)化形式 |
① | 由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 |
②Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O | |
③CaCO3CaO+CO2↑ | |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
作為國家正在實(shí)施的“西氣東輸”工程終點(diǎn)站——上海將逐步改變以煤、石油為主的能源結(jié)構(gòu),這對解決城市環(huán)境污染意義重大。
(1)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤氣,浦東新區(qū)居民
開始使用東海天然氣作為民用燃料,管道煤氣的主要成分是CO、H2和少量
烴類,天然氣的主要成分是CH4,它們?nèi)紵幕瘜W(xué)方程式為:
2CO+O2 2CO2 2H2+O22H2O CH4+2O2CO2+2H2O
根據(jù)以上化學(xué)方程式判斷:燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣,消耗空氣體積較大的是 ,因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燒天然氣,灶具的改進(jìn)方法是 進(jìn)風(fēng)口(填“增大”或“減小”),如不作改進(jìn)可能產(chǎn)生的不良結(jié)果是 。
(2)管道煤氣中含有的烴類,除甲烷外,還有少量乙烷、丙烷、丁烷等,它們的某些性質(zhì)如下:
| 乙烷 | 丙烷 | 丁烷 |
熔點(diǎn)/℃ | -183.3 | -189.7 | -138.4 |
沸點(diǎn)/℃ | -88.6 | -42.1 | -0.5 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
碳和硅屬于同主族元素,在生活生產(chǎn)中有著廣泛的用途。
(1)甲烷可用作燃料電池,將兩個石墨電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入CH4和O2,構(gòu)成甲烷燃料電池,通入CH4的一極,其電極反應(yīng)式是 ;
CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染,有望解決汽車尾氣污染問題,反應(yīng)如下:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
則NO2被甲烷還原為N2的熱化學(xué)方程式為_____________________________________
(2)已知H2CO3 HCO3-+ H+ Ka1(H2CO3)=4.45×10-7
HCO3-CO32-+H+ Ka2(HCO3-)=5.61×10-11
HAH++A- Ka(HA)=2.95×10-8
請依據(jù)以上電離平衡常數(shù),寫出少量CO2通入到NaA溶液中的離子方程式
___________________________。
(3) 在T溫度時,將1.0molCO2和3.0molH2充入2L密閉恒容器中,可發(fā)生反應(yīng)的方程式為CO2 (g) + 3H2(g) CH3OH(g) + 2H2O(g) 。充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,若容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為a :1,則CO2轉(zhuǎn) 化率為______,當(dāng)a=0.875時,該條件下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______________(用分?jǐn)?shù)表示)。
(4)氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可由石英(SiO2)與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦蟹磻?yīng)生成,已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=[c(CO)]6/[c(N2)]2,若已知CO生成速率為v(CO)=6mol·L-1·min-1,則N2消耗速率為v(N2)= ;該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
通常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱,也可以估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH),化學(xué)反應(yīng)的ΔH等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差。
化學(xué)鍵 | Si—O | Si—Cl | H—H | H—Cl | Si—Si | Si—C |
鍵能/kJ·mol-1 | 460 | 360 | 436 | 431 | 176 | 347 |
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