氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。

(1)以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);ΔH=-159.47 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=a kJ·mol-1

③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g);ΔH=-86.98 kJ·mol-1

则a为

(2)反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) 在合成塔中进行。下图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

图1 图2 图3

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:

A. 0.6~0.7 B. 1~1.1 C. 1.5~1.61

生产中应选用水碳比的数值为 (选填序号)。

②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是

(3)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:

NO+NO2+H2O=2HNO2;2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O。

①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)=5∶1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气)∶V(NO)= (空气中氧气的体积含量大约为20%)。

②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %。

(4)图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。生产中可分离出的物质A的化学式为

研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1 反应Ⅰ

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2 =+41.2kJ•mol-1 反应Ⅱ

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:

T(K)

催化剂

CO2转化率(%)

甲醇选择性(%)

543

Cat.1

12.3

42.3

543

Cat.2

10.9

72.7

553

Cat.1

15.3

39.1

553

Cat.2

12.0

71.6

[备注]Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比

(1)研究证实,CO2可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的电极反应式是_________________。

(2)从表中实验数据可以分析出,提高CO2转化成CH3OH的选择性的方法有______________。

(3)能说明反应Ⅱ已经达到平衡状态的是_____________。

A.混合气体的平均相对分子质量不变

B.混合气体的密度不变

C.v(H2)正>v(CO)正

D.n(CO)/n(H2)不变

(4)在恒容密闭容器中,由CO2和H2进行反应I合成甲醇,在其它条件不变的情况下,探究温度对化学平衡的影响,实验结果如图。

①△H1_________0(填“>”、“<”或“=”)

②有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________(填标号)。

A.降低反应温度

B.投料比不变,增加反应物的浓度

C.增大CO2和H2的初始投料比

D.混合气体中掺入一定量惰性气体(不参与反应)

(5)在T1温度时,将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中,容器起始压强为P0,仅进行反应I。

①充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为________(用a表示)。

②若经过3h反应达到平衡,平衡后,混合气体物质的量为3.00mol,则该过程中H2的平均反应速率为____________(保留三位有效数字);平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数。则上述反应压力平衡常数KP为____________(用P0表示,并化简)。

 0  174252  174260  174266  174270  174276  174278  174282  174288  174290  174296  174302  174306  174308  174312  174318  174320  174326  174330  174332  174336  174338  174342  174344  174346  174347  174348  174350  174351  174352  174354  174356  174360  174362  174366  174368  174372  174378  174380  174386  174390  174392  174396  174402  174408  174410  174416  174420  174422  174428  174432  174438  174446  203614 

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