题目内容
【题目】二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
(1)科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如右图所示。
若“重整系统”发生的反应中=6,则FexOy的化学式为_________________,“热分解系统”中每分解lmolFexOy,转移电子的物质的量为________________________。
(2)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题。
在一个2L密闭恒容容器中分别投入1.5molCO2、5.0molH2,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH;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图所示。
①该反应的ΔH_________0 (填“>”“<”或“不能确定”);
②在TA温度下的平衡常数K=__________________。
③提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是:_______________________ (列举一项)。
④在TA温度下,其他条件不变,起始时若按1molCO2、2molH2、 lmolC2H4(g)、2molH2O(g)进行投料,此时v(正)________v(逆)。(填“>”“<”或“=”)。
(3) 用氨水吸收CO2制化肥碳铵(NH4HCO3)。
①已知:NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq) ΔH1= a kJ/mol
CO2(g)+H2O(1)H2CO3(aq) ΔH2= b kJ/mol
H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq) +H2O(1) ΔH3= c kJ/mol
则利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为____________________________;
②己知常温下相关数据如表:
Kb(NH3·H2O) | 2×10-5 |
Ka1(H2CO3) | 4×10-7 |
Ka2(H2CO3) | 4×10-11 |
则反应NH4++ HCO3-+H2ONH3·H2O +H2CO3的平衡常数K=________________。
【答案】 Fe3O4 2 mol < 4 (mol/L)-3 增大压强(或增大H2(g)浓度、移走产物) > NH3·H2O(aq)+ CO2(g) NH (aq)+HCO3- (aq) ΔH1=(a+b+c)kJ·mol-1 1.25×10-3
【解析】试题分析:(1)①由示意图可知,重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C,发生的反应中,根据Fe原子、O原子守恒计算FexOy的化学式;热分解系统中是Fe3O4分解为FeO与氧气,反应方程式为
,根据方程式计算分解lmolFexOy转移电子的物质的量;(2) ①根据图像,升高温度,氢气物质的量增加,平衡逆向移动;②利用“三段式”计算TA温度下的平衡常数;③根据平衡移动分析;④根据投料时的浓度熵与平衡常数的比较,分析反应进行方向;(3)根据盖斯定律计算利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式;②NH4++HCO3-+H2O-=NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=
;
解析:(1)①由示意图可知,重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C,发生的反应中,根据Fe原子、O原子守恒可知x:y=6:(6+2)=3:4,故FexOy的化学式为Fe3O4;
,分解2mol Fe3O4生成1mol氧气,转移4mol电子,所以分解1mol Fe3O4生成0.5mol氧气,转移2mol电子;(2) ①根据图像,升高温度,氢气物质的量增加,平衡逆向移动,正反应放热
;
②
0.5 ;
③增大压强或增大H2(g)浓度,可以使平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大;④在TA温度下,其他条件不变,起始时若按1molCO2、2molH2、1molC2H4(g)、2molH2O(g)进行投料, ,所以反应正向进行,v(正)>v(逆);
(3)①NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq) △H1=akJ/mol
②CO2(g)+H2O(1)H2CO3(aq) △H2=bkJ/mol
③H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(1) △H3=ckJ/mol
根据盖斯定律①+②+③得,NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为NH3·H2O(aq)+ CO2(g)NH4+ (aq)+HCO3- (aq) ΔH1=(a+b+c)kJ·mol-1;
②K==1.25×10-3。
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