Question

【题目】二氯化碳利用具有十分重要的意义，科学家有以下几个设想。

（1）用太阳能将CO2转化成O2和C(石墨烯），其设想如下：

①Fe3O4中Fe的化合价是+ 2和 __________；

②重整系统发生反应的化学方程式为______________________________。

（2）二氧化碳和氢气在催化剂作用下可制取低碳烯烃。在一密闭容器中分别投入1molCO2、3molH2，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4 (g)+ 4H2O(g) △H；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化关系如右下图所示。

① 其它条件不变，起始时若按lmolCO2、2molH2进行投料，CO2转化率将_____________(填“增大”、“ 减小”或“不变”）；

②△H________0（填“>”“<”“ 不能确定”）。

③若测试中体系内无氧气产生，试结合图示推断热稳定性C2H4 ________ H2O （填“>”“<”“ 不能确定”）。

（3）用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)

①已知：NH3·H2O(aq) NH4+ (aq) +OH-(aq) △H1=a kJmol-1

CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq) △H2=bkJmol-1

H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l) △H3=ckJmol-1

则利用NH3 H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为_____________________________；

②已知常温下相关数据如表：

Kb(NH3·H2O)	2×10-5mol L-1
Ka1(H2CO3)	4×10-7mol L-1
Ka2(H2CO3)	4×10-11mol L-1

则反应NH4++HCO3-+H2ONH3 H2O+ H2CO3的平衡常数k=___________。

Answer 1

【答案】 +3 6FeO+CO2==2Fe3O4+C 减小 < < NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+ (aq)+ HCO3-(aq) △H=(a+b+c) kJmol-1 1.25×10-3

【解析】（1）①本题考查四氧化三铁中铁的价态，四氧化三铁中铁元素以＋2价、＋3价；②根据原理，重整系统中加入FeO和CO2，生成石墨烯和Fe3O4，因此反应方程式为6FeO+CO2=2Fe3O4+C；（2）本题考查影响化学反应平衡移动的因素，①现在通入1molCO2和2molH2，相当于在原来的基础上减少氢气的量，平衡向逆反应方向进行，CO2的转化率减小；②随着温度的升高，氢气的物质的量增大，说明反应向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是放热反应，即△H<0；③根据图示，如果乙烯的稳定性大于水，则会产生氧气，但现在体系中没有氧气产生，因此C2H4的稳定性小于H2O；（3）①本题考查热化学反应方程式的计算，NH3·H2O(aq) NH4+ (aq) +OH-(aq) ①，CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq)②，H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l)③，NH3·H2O与CO2反应生成NH4HCO3的反应是NH3·H2O＋CO2=NH4HCO3，因此是①＋②＋③得出NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+ (aq)+ HCO3-(aq) △H=(a+b+c) kJmol-1；②根据反应，平衡常数K=c(H2CO3)×c(NH3·H2O)/[c(NH4＋)×c(HCO3－)]，分子分母同乘以c(H＋)×c(OH－),得出：K=Kw/(Ka1(H2CO3)×Kb(NH3·H2O)=1.25×10－3。