题目内容
（15分）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知：
①2NH3（g）＋ CO2（g）＝ NH2CO2NH4（s） △H ＝ -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4（s）＝ CO(NH2)2（s）＋ H2O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol-1
③H2O（l）＝ H2O（g） △H ＝+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式 。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) ΔH＜0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L—1，H2：0.8mol·L—1，CH4：0.8mol·L—1，H2O：1.6mol·L—1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为 、 。CO2的平衡转化率为 。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO2,和4 molH2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是 （填字母）。
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：
①上述生产过程的能量转化方式是 。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为 ，阴极的电极反应式为 。
（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知：
①2NH3（g）＋ CO2（g）＝ NH2CO2NH4（s） △H ＝ -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4（s）＝ CO(NH2)2（s）＋ H2O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol-1
③H2O（l）＝ H2O（g） △H ＝+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式 。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) ΔH＜0①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L—1，H2：0.8mol·L—1，CH4：0.8mol·L—1，H2O：1.6mol·L—1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为 、 。CO2的平衡转化率为 。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO2,和4 molH2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是 （填字母）。
| A．容器I、II中正反应速率相同 |
| B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同 |
| C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多 |
| D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1 |
①上述生产过程的能量转化方式是 。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为 ，阴极的电极反应式为 。
（1）2NH3（g）＋ CO2（g）＝CO(NH2)2（s）＋H2O（l）△H ＝—130.98 kJ·mol－1 （3分）
（2）①2mol（1分）；8mol（1分）；80% （2分） ②CD（2分）
（3）①太阳能和电能转化为化学能（2分）
②2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑（2分）；3CO2+4e－=C+2CO32－（2分）
（2）①2mol（1分）；8mol（1分）；80% （2分） ②CD（2分）
（3）①太阳能和电能转化为化学能（2分）
②2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑（2分）；3CO2+4e－=C+2CO32－（2分）
试题分析：（1）由①＋②－③可得：2NH3(g)＋ CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(l) △H ＝—130.98 kJ·mol－1 （3分）
（2）①假设起始的二氧化碳的物质的量为xmol，氢气的物质的量为ymol：
CO2(g) + 4H2(g)
CH4(g) + 2H2O(g) ΔH＜0起始物质的量： xmol ymol 0 0
转化物质的量： 1.6mol 6.4mol 1.6mol 3.2mol
平衡物质的量： 0.4mol 1.6mol 1.6mol 3.2mol
那么：x＝0.4mol＋1.6mol＝2.0mol y＝6.4mol＋1.6mol＝8.0mol
CO2的平衡转化率为：
②A、容器I、II中的起始反应物不一样，因此正反应速率不一定相等，错误；B、如果不是一个绝热容器，那么在两个容器中按题中的投料是等效平衡，也就是说两个容器中甲烷的含量应该相等，但这是一个绝热的容器，如果是二氧化碳和氢气生成甲烷和水，正反应是放热反应，放出的热量使容器温度升高，升高温度会使得平衡逆向移动，使得甲烷的含量比前述的等效平衡时的要低，而投入甲烷和水，生成的是二氧化碳和氢气，要吸热，使得体系的温度降低，而温度的降低使得平衡正向移动，使得甲烷的含量比前述的等效平衡时的要高，因此容器I、II中CH4的物质的量分数不相同，错误；C、容器I中是在前述等效平衡的基础上逆向移动，容器II中是在前有识述等效平衡的基础上正向移动，所以容器I中CO2的物质的量比容器II中的多，正确；D、如果按照等效平衡来考虑的话，容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和等于1，但这是在绝热容器中，是在等效平衡的基础上又分别进行了移动，因此，容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1，正确。
（3）①从图中可知装置是将太阳能和电能转化为化学能（2分）
②阳极是失去电子的反应：2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑；阴极是得到电子的反应，得电子的物质只能是二氧化碳：3CO2+4e－=C+2CO32－。
练习册系列答案
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CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
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2N2(g)＋3H2O(g) ΔH<0。在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是________。
2 Na2CO3（l）+ C(s,金刚石) △H=－1080．9kJ/mol
