Question

【题目】二氧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），其设想如图：

则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=akJ/mol

CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq) △H2=bkJ/mol

H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) △H3=ckJ/mol

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)	2×10-5kJ/mol
Ka1(H2CO3)	4×10-7kJ/mol
Ka2(H2CO3)	4×10-11kJ/mol

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

Answer 1

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

【解析】

(1)根据转化图分析，重整系统中FeO和CO2反应，生成Fe3O4和石墨烯（即C），据此写出反应的化学方程式；

(2)①原为按1molCO2和3molH2的物料比反应，其它条件不变，起始时若按lmolCO2、2molH2进行投料，相当于减小了反应物浓度，则化学平衡向逆反应方向移动;

②升高温度，H2达到平衡时的物质的量增大，升高温度，化学平衡向吸热方向移动；
③若测试中体系内无氧气产生，物质越稳定，越容易生成；

(3)①根据盖斯定律计算焓变，即可得热化学方程式；

②根据弱酸的电离平衡常数与水的离子积常数可计算反应的平衡常数K。

(1)根据转化图分析，重整系统中FeO和CO2反应，生成Fe3O4和石墨烯（即C），则重整系统发生反应的化学方程式为：6FeO+CO2=2Fe3O4+C；

(2)①原为按1molCO2和3molH2的物料比反应，其它条件不变，起始时若按lmolCO2、2molH2进行投料，相当于减小了反应物浓度，则化学平衡向逆反应方向移动，CO2转化率将减小；

②升高温度，H2达到平衡时的物质的量增大，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，即逆反应方向，则正反应为放热反应，则△H＜0；

③若测试中体系内无氧气产生，物质越稳定，越容易生成，产生1molC2H4的同时，产生4molC2H4，则热稳定性C2H4＜H2O；

(3)①已知：①NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq) △H1=akJ/mol

②CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq) △H2=bkJ/mol

③H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) △H3=ckJ/mol

根据盖斯定律，将①+②+③整理可得：NH3H2O吸收CO2制备NH4HCO3的化学方程式为：NH3H2O+CO2=NH4++HCO3-，△H=△H1+△H2+△H3=(a+b+c)kJ/mol；

②反应NH4++HCO3-+H2ONH3H2O+H2CO3的化学平常数为K=1.25×10-3。