题目内容
CO2和CO是工业排放的对环境产生影响的废气。
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1
则a为 。
(2)科学家们提出用工业废气中的CO2制取甲醇:CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料电池的燃料。
①在KOH介质中,负极的电极反应式为_________________________________。
②作介质的KOH可以用电解K2SO4溶液的方法制得。则KOH在_______出口得到,阳极的电极反应式是:_____________________________________。
(3)利用CO与H2反应可合成CH3OCH3。
已知:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2(g),ΔH=-247kJ/mol
在一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 .
(4)CH3OCH3也可由CH3OH合成。已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g),在某温度下,在1L密闭容器中加入CH3OH ,反应到10分钟时达到平衡,此时测得各组分的浓度如下:
①0-10 min内反应速率v(CH3OH) = 。
②该温度下的平衡常数为 。
③若平衡后,再向容器中再加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3,此时正、逆反应速率的大小:
v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1
则a为 。
(2)科学家们提出用工业废气中的CO2制取甲醇:CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料电池的燃料。
①在KOH介质中,负极的电极反应式为_________________________________。
②作介质的KOH可以用电解K2SO4溶液的方法制得。则KOH在_______出口得到,阳极的电极反应式是:_____________________________________。
(3)利用CO与H2反应可合成CH3OCH3。
已知:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2(g),ΔH=-247kJ/mol
在一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 .
A.低温高压; | B.加入催化剂; | C.体积不变充入氦气; | D.增加CO的浓度;E.分离出二甲醚 |
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
浓度/(mol·L-1) | 0.01 | 0.2 | 0.2 |
①0-10 min内反应速率v(CH3OH) = 。
②该温度下的平衡常数为 。
③若平衡后,再向容器中再加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3,此时正、逆反应速率的大小:
v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
(1)+72.49kJ.mol-1 (2分)
(2)①CH3OH -6e-+8OH-=CO32-+6H2O(2分)
②D (2分)4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑ (2分)
(3)AE (2分)
(4)①0.04 mol·L-1·min-1(2分)② 400(2分) ③ > (2)
(2)①CH3OH -6e-+8OH-=CO32-+6H2O(2分)
②D (2分)4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑ (2分)
(3)AE (2分)
(4)①0.04 mol·L-1·min-1(2分)② 400(2分) ③ > (2)
试题分析:(1)依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③,得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol,a=+72.49KJ/mol;
(2)①甲醇作燃料制成的燃料电池生成的CO2被碱溶液吸收生成K2CO3,总反应式为:2CH3OH+4KOH+3O2=2K2CO3+6H2O,所以甲醇在负极失去电子,负极的电极反应式为:2CH3OH-12e- +16OH- =2CO32- +12H2O,正极则为:3O2+12e-+6H2O=12OH-
②电解K2SO4溶液实质就是电解水,阳极水电离的OH-失去电子被氧化,阳极产生大量H+,SO42-通过阴离子交换膜到达阳极,从A口出得到硫酸,阳极电极反应式为:4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑;而阴极水电离得H+得到电子被还原,所以会有大量OH-生成,K+通过阳离子交换膜进入阴极,在D口出得到KOH,阴极反应式为:4H++ 4e- =2H2↑。
(3)由反应可知正反应为放热、前后气体系数减少的反应,所以增大压强、降低温度有利于正反应提高CO的转化率,所以A可行;加入催化剂只能加快反应速率,不能改变平衡,B不可行;体积不变充入氦气不改变各参加反应气体的浓度,不会改变平衡,因此C项不能提高CO转化率;增加CO的浓度能使平衡正向移动,但是CO的转化率反而降低;E项分离出生成物二甲醚,可以使反应正向移动,所以能提高CO的转化率,所以E可行;故选AE。
(4)根据表中数据有:2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)
初始浓度(mol/L): 0.41 0 0
转化浓度(mol/L): 0.4 0.2 0.2
平衡浓度(mol/L): 0.01 0.2 0.2
所以①0-10 min内反应速率v(CH3OH) =0.4 mol/L÷10min=0.04 mol·L-1·min-1
②该温度下的平衡常数K=0.2×0.2÷0.012 =400
③因为此平衡时,容器中有0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 、0.2mol H2O,若恒温恒容下再向容器中再加入同样的0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3、0.2mol H2O,则达到等效平衡,平衡不移动。但是只加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 则不能达到等效平衡,平衡向正反应方向移动,所以此时v正>v逆 。
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