[题目]大气中CO2含量的增加会加剧温室效应.为减少其排放.需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用.(1)CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2].已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=-159.5kJ/mol②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+116.5kJ/mol� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。

（1）CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。

已知：

①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=－159.5kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH=＋116.5kJ/mol

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0kJ/mol

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式：______________。

（2）CO2与H2也可用于合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中压强为P时，该反应在不同温度、不同投料比时，达平衡时CO2的转化率如图一所示。

图一图二图三

①该反应的S 0，H 0（填“＞”或“＜”）。

②700K时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP= 。

③若温度不变，减小反应物投料比[n(H2)/n(CO2)]，K值（填“增大”、“减小”或“不变”）。

④700K投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2时，达平衡时H2的转化率为。

（3）利用太阳能和缺铁氧化物[如Fe0.9O]可将富集到的廉价CO2热解为碳和氧气，实现CO2再资源化，转化过程如图二所示，若用1mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成 molC(碳)。

（4）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图三。如何解释图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？。

【答案】

（1）2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝–87.0kJ/mol（2分）

（2）①＜（1分）＜（1分）

②（2分）

③不变（2分）

④45%（2分）

（3）0.1（2分）

（4）在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，催化剂的催化效率降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，因此该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大（2分）

【解析】

试题分析：

（1）已知：①2NH3(g)＋CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=－159.5 kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH=＋116.5 kJ/mol

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=＋44.0 kJ/mol

则根据盖斯定律可知①+②－③即得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH＝–87.0 kJ/mol。

（2）①反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 的气体系数在减小，所以S＜0；由图一可知，温度越高，CO2的转化率越小，说明温度升高，平衡逆向移动，所以该反应的H＜0。

②700K时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=。

③K只与温度有关，温度不变，K值不变。

④700K投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2时，设加入的H2为2mol，CO2为1mol 。此时CO2的转化率为30%，消耗H2为0.9mol，则平衡时H2的转化率为45%。

（3）依据图示得到化学方程式为：Fe0.9O+0.1CO2=xC+0.3Fe3O4，依据碳原子守恒得到x=0.1。

（4）根据图像，在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，催化剂的催化效率降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，可能是该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大，故答案为：在250-300℃过程中，催化剂是影响速率的主要因素，因为催化剂的催化效率降低，导致反应速率也降低；而在300-400℃时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大。