6.CO2是一种温室气体,据科学家预测,到21世纪中叶,全球气温将升高1.5-4.5℃,地球气温的升高会引起海平面升高,对人类的生存环境产生巨大的影响.如何合理地利用CO2是摆在科学家面前的一个重大课题.回答下列问题:
(1)工业上利用高温、高压条件,可用CO2与NH3合成尿素[CO(NH22],该反应的化学方程式为CO2+NH3 $\frac{\underline{\;高温高压\;}}{\;}$CO(NH22+H2O.
(2)一定条件下,不同量的CO2与不同量的NaOH充分反应放出的热景如下表所示:
  CO2的量NaOH溶液的量  放出的热量
 ① 22.0g 750mL1.0mol•L-1 xkJ
 ② 1.0mol 2.0mL1.0mol•L-1 ykJ
写出该条件下CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式NaOH(aq)+CO2(g)═NaHCO3(aq)△H=-(4x-y)KJ/mol.
(3)在一定温度和催化剂作用下,可将CO2转化为燃料CH4,反应方程式为CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H. 300℃时,一定量的CO2和H2混合气体在容积为2L的恒容密闭容
器中发生上述反应,5min后达到平衡,此时各物质的浓度如下表:
物质 CO2(g) H2(g) CH4(g) H2O(g)
 浓度/mol•L-1 0.2 0.8 a 1.6
则平衡时容器中的甲烷的物质的量再(CH.)=1.6mol.从反应开始到达到平衡时的反应速率v(CH4)=0.16mol/(L•min).500℃时该反应的平衡常数K=16,则该反应韵△H<(填“>”或“<”)0.
(4)CO2还可用于生产甲醇,一定条件下,发生反应CO2 (g)+3H(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H.①在容积为2L的恒容密闭容器中,通入2molCO2和3mol H2发生上述反应,下铡碳法能够表明该可逆反应达到平衡状态的是de(填字母).
a.消耗3mol H2(g)时,有lmol CH3OH(g)生成
b.转移3mol电子时,反应的CO2为11.2L(标准状况)
c.体系中气体的密度不变
d.水蒸气的体积分数保持不变
e.单位时间内生成H2(g)与生成H2O(g)的物质的量之比为3:1
②用多孔石墨作电极,30% KOH溶液作电解质溶液,可设计如图甲所示的甲醇燃料电池,该电池的负极反应式为CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O.若将该燃料电池与电解饱和食盐水的装置进行串联(如图),当有0.12mol电子发生转移时,断开电源,将溶液冷却至室温,测得食盐溶液为120mL,则此时乙装置中溶液的pH=14假设食盐水中有足量的NaCl,且Cl2完全逸出).
4.氮的固定意义重大,氮肥的使用大面积提高了粮食产量.

(1)目前人工固氮最有效的方法是N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3(用一个化学方程式表示).
(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(g)+O2(g)$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO(g),已知N2、O2、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946kJ?mol-1、498kJ?mol-1、632kJ?mol-1,则该反应的△H=+180kJ?mol-1.该反应在放电或极高温下才能发生,原因是N2分子中化学键很稳定,反应需要很高的活化能.
(3)100kPa时,反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1,反应2NO2(g)?N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2.
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则B点对应的压强最大.
②100kPa、25℃时,2NO2(g)?N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为66.7%,N2O4的分压p(N2O4)=66.7 kPa,列式计算平衡常数Kp=$\frac{p({N}_{2}{O}_{4})}{{p}^{2}(N{O}_{2})}=\frac{100KPa×66.7%}{[100kPa×(1-66.7%)]^{2}}$=0.06(kPa)-1.(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
③100kPa、25℃时,VmL NO与0.5V mLO2混合后最终气体的体积为0.6VmL.
(4)室温下,用注射器吸入一定量NO2气体,将针头插入胶塞密封(如图3),然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定,此时手握针筒有热感,继续放置一段时间.从活塞固定时开始观察,气体颜色逐渐变浅(填“变深”或“变浅”),原因是活塞固定时2NO2(g)N2O4(g)已达平衡状态,因反应是放热反应,放置时气体温度下降,平衡向正反应方向移动,NO2浓度降低.[已知2NO2(g)?N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡].
2.汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一,尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等.研究汽车尾气的成分及其发生的反应,可以为更好的治理汽车尾气提供技术支持.请回答下列问题:
(1)治理尾气中NO和CO的一种方法是:在汽车排气管上装一个催化转化装置,使二者发生反应转化成无毒无污染气体,该反应的化学方程式是2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2CO2
(2)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO.在1L恒容密闭容器中加入0.1000mol NO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表:
活性炭/molNO/molA/molB/molp/MPa
200℃2.000.04000.03000.03003.93
335℃2.0050.0500.02500.0250p
根据上表数据,写出容器中发生反应的化学方程式C+2NO?N2+CO2并判断p>3.93MPa(用“>”、“<“或“=”填空).计算反应体系在200℃时的平衡常数Kp=0.5625(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数).
(3)汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收,生成亚硫酸钙浊液.常温下,测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9,已知Kal(H2SO3)=1.8×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-9,忽略SO32-的第二步水解,则Ksp(CaSO3)=4.2×10-9
(4)尾气中的碳氢化合物含有甲烷,其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH4(g)+H20(1)?CO(g)+3H2 (g)△H=+250.1kJ•mol-l.已知CO(g)、H2(g)的燃烧热依次为283.0kJ•mol-1、285.8kJmol-1,请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol.以CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池,该电池以稀H2S04作电解质溶液,其负极电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,已知该电池的能量转换效率为86.4%,则该电池的比能量为13.4kW•h•kg-1(结果保留1位小数,比能量=$\frac{电池输出电能(kW•h)}{燃料质量(kg)}$,lkW•h=3.6×1 06J).
1.研究CO2、CO的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义,CO2、CO都可用于合成甲醇.

(1)CO2用于合成甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H
①该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•{c}^{3}(H)}$.
②取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1:3),加入恒容密闭容器中发生上述反应,反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如1图所示,则该反应的△H<0(填“>”、“<”或“=”).
③科学家现正研发的以实现CO2转化为甲醇在常温常压下进行的装置如图2所示,写出甲槽的电极反应式CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O.
(2)CO用于合成甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H,在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将a mol CO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生下面反应2生成甲醇,下列图象如图4正确且说明可逆反应达到平衡状态的是AB.(填序号)

(3)以CH4和H2O为原料,也可通过下列反应1和反应2来制备甲醇.
反应1:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ•mol-1
反应2:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-129.0kJ•mol-1
①CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g))△H=+77kJ•mol-1
②已知:在700℃,1MPa时,1mol CH4与1mol H2O在1L密闭容器中发生反应1,6min达到平衡(如图3),此时CH4的转化率为80%.根据图3分析,由第一次平衡到第二次平衡,平衡向逆反应方向移动(填“正反应”或“逆反应”),采取的措施可能是将容器体积缩小为原来的$\frac{1}{2}$或加入等量的氢气.
 0  160258  160266  160272  160276  160282  160284  160288  160294  160296  160302  160308  160312  160314  160318  160324  160326  160332  160336  160338  160342  160344  160348  160350  160352  160353  160354  160356  160357  160358  160360  160362  160366  160368  160372  160374  160378  160384  160386  160392  160396  160398  160402  160408  160414  160416  160422  160426  160428  160434  160438  160444  160452  203614 

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