题目内容
【题目】资源化利用CO2，可以减少温室气体排放，还可以获得燃料或重要的化工产品。回答下列问题：
(1)CO2的捕集
①用饱和Na2CO3溶液做吸收剂可“捕集”CO2。写出“捕集”CO2反应的离子方式_____________。
②聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。结合图像分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是_________________________。
(2)生产尿素：
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2]，该反应分为二步进行：
第一步：2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H = - 159.5 kJ·mol-1
第二步：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1
①写出上述合成尿素的热化学方程式___________________________。该反应化学平衡常数K的表达式：_________________________。
②某实验小组模拟工业上合成尿素，在一定体积的密闭容器中投入4mol NH3和1mol CO2，实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如图所示：
已知总反应的快慢由慢的一步反应决定，则合成尿素总反应的快慢由第__________步反应决定，总反应进行到___________min时到达平衡
(3)合成乙酸：中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合成乙酸，其反应路径如图所示：
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH的电极反应式_______________________。
②根据图示，写出总反应的化学方程___________。
【答案】H2O + CO32- + CO2=2HCO3- 低温，低流速 2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(s)+ H2O(g)△H= -43kJ·mol-1 K=[H2O]/[NH3]2.[CO2] 二 55 CO2 + 6e- + 6H+ = CH3OH + H2O CH3OH + CO2 + H2
CH3COOH + H2O
【解析】
(1)①H2O、CO32－、CO2反应生成HCO3－；
②根据图知，温度越低、流速越小吸附量越大；
(2)利用盖斯定律求解热化学方程式；K等于气体生成物浓度幂之积与气体反应物浓度幂之积的比；
②达到平衡时时间越长，反应速率越慢，慢反应决定整个反应速率；各物质的物质的量不变时反应达到平衡状态；
(3)①电解时，CO2失电子和H＋反应生成CH3CH2OH；
②根据图知，反应物是CH3CH2OH、CO2和H2，生成物是CH3COOH和水，LiI和Rh作催化剂。
(1)①H2O、CO32－、CO2反应生成HCO3－，离子方程式为H2O+CO32－+CO2=2HCO3－；
②根据图知，温度越低、流速越小吸附量越大，所以聚合离子液体吸附CO2的有利条件是低温，低流速(或25℃，10mL·min-1)；
(2)①将第一步和第二步方程式相加得到方程式2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=(-159.5+116.5)kJ·mol－1=-43kJ·mol－1；化学平衡常数K等于气体生成物浓度幂之积与气体反应物浓度幂之积的比，
；
②达到平衡时时间越长，反应速率越慢，慢反应决定整个反应速率。根据图知，第一步的反应，的反应物NH3和CO2的量迅速达到定值，说明第一步反应速率大，第二步反应较慢，所以第二步决定整个反应速率；根据图知，55min各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态；
(3)①电解时，CO2失电子和H＋反应生成CH3OH，电极反应式为CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O；
②根据图知，反应物是甲醇、二氧化碳和氢气，生成物是乙酸和水，LiI和Rh作催化剂，总反应方程式为：CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O。
