Question

【題目】國際氣候變化經(jīng)濟學報告中顯示，大氣中CO2濃度每增加一倍，可使地表平均溫度上升56℃。為減少溫室效應的加劇，需將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2分離出來加以利用。回答下列問題：

（1）在500℃時，Li4SiO4與低濃度的CO2反應生成兩種鋰鹽，待該反應達到化學反應的限度后，升溫至700℃，兩種鋰鹽反應放出高濃度的CO2，而Li4SiO4可循環(huán)利用。寫出700℃時兩種鋰鹽反應的化學方程式___。

（2）CO2與NH3反應可合成化肥。

①已知：2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s) △H=-159.5kJmol-1

NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJmol-1

H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJmo1-1

則CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)的△H=___kJmol-1

②將足量CO2通入飽和氨水中可制得碳銨(NH4HCO3)。已知室溫下Kb(NH3H2O)=1.8×10-5，Ka1(H2CO3)=4.3×10-7，則0.0.1molL-1NH4HCO3溶液室溫下呈___ (填“酸性”、“中性”或“堿性”)。

（3）在一定條件下，CO2與H2可用于合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在體積可變的恒壓密閉容器中，該反應在不同溫度、不同投料比[]達平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率[α(CO2)]如圖1所示。

該反應的△H___0(填“>”、“=”或“<”)。

②500K、投料比[]=3時，H2的平衡轉(zhuǎn)化率為___；設總壓強為P0，則化學平衡常數(shù)Kp=___(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

③直接甲醇燃料電池(DMFC)具備低溫快速啟動、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡單等特性。該電池使用合適的合金為電極，以氫氧化鈉溶液、甲醇、空氣為原料。寫出其負極電極反應式___。

（4）在TiO2/Cu2Al2O4為催化劑時，CO2和CH4可反應生成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關系如圖2所示。300℃400℃時，影響乙酸生成速率的主要因素是___(填“溫度”或“催化劑”)。

Answer 1

【答案】Li2CO3+Li2SiO3Li4SiO4+CO2↑ -87.0 堿性 < 60% 或 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 溫度

【解析】

（1）在500℃時，Li4SiO4與低濃度的CO2反應生成兩種鋰鹽，分析得出是碳酸鋰和硅酸鋰，這兩種鹽再反應生成二氧化碳，據(jù)此寫出方程式；

（2）①由①2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）△H=-159.5kJmol-1
②NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+116.5kJmol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJmol-1

結(jié)合蓋斯定律可知，①+②-③得到2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l），以此來解答。

②根據(jù)Kb(NH3H2O)=1.8×10-5>Ka1(H2CO3)=4.3×10-7，誰強顯誰性分析；

（3）①從圖中可以看出升高溫度二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡逆向進行，可以分析出正反應是放熱反應；

②500K、投料比[]=3時，從圖像中可以看出該條件下二氧化碳的轉(zhuǎn)化率是60%，投料比等于化學計量數(shù)之比，反應物的轉(zhuǎn)化率相等；

③根據(jù)甲醇與氧氣在堿性溶液中反應的總反應寫出負極反應式。

(4)由圖2知，時，催化劑的催化效率非常低，溫度升高反應速率增大，因此影響乙酸生成速率的主要因素是溫度。

在，與接觸后生成，反應物為與，生成物有，根據(jù)質(zhì)量守恒可知產(chǎn)物還有，所以時反應的化學方程式為：；

故答案為：；

得，，

故答案為：；

水解平衡常數(shù)水解平衡常數(shù)，水解導致溶液呈酸性、水解導致溶液呈堿性，

故答案為：堿性；

由圖1，當投料比相同時，溫度越高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越小，故正反應放熱，，

故答案為：；

由圖1知，500K、投料比時，的平衡轉(zhuǎn)化率為，設起始時，則，

起始物質(zhì)的量 1 3 0 0

反應物質(zhì)的量

平衡物質(zhì)的量

則的轉(zhuǎn)化率；

平衡后總物質(zhì)的量，

，

故答案為：；或；

以氫氧化鈉溶液、甲醇、空氣為原料，負極電極反應式；

故答案為：；

由圖2知，時，催化劑的催化效率非常低，溫度升高反應速率增大，因此影響乙酸生成速率的主要因素是溫度，

故答案為：溫度。