【題目】二氧化碳的捕集、利用是我國能源領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)略方向。

(1)科學(xué)家提出由CO2制取C的太陽能工藝如上圖所示。

①若“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)中=6,則FexOy的化學(xué)式為________。

②“熱分解系統(tǒng)”中每分解1molFexOy,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。

工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)合成甲醚。已知:

CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1

CH3OCH3(g)+H2O(g)===2CH3OH(g) ΔH2=+23.4kJ·mol-1

則2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH3=________kJ·mol-1。

①一定條件下,上述合成甲醚的反應(yīng)達到平衡狀態(tài)后,若改變反應(yīng)的某一個條件,下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動的是________(填字母)。

a. 逆反應(yīng)速率先增大后減小 b.H2的轉(zhuǎn)化率增大

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小 d.容器中的值變小

②在某壓強下,合成甲醚的反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時,CO2的轉(zhuǎn)化率如下圖所示。T1溫度下,將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中,5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),則0~5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)=__________;KA、KB、KC三者之間的大小關(guān)系為____________。

(3)常溫下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,在NH4HCO3溶液中,c(NH4+)________(填“>”、“<”或“=”)c(HCO);反應(yīng)NH+HCO+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=__________。(已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5,H2CO3的電離平衡常數(shù)K1=4×10-7,K2=4×10-11)

【答案】⑴① Fe3O4 2mol

-130.8 b 0.18mol·L-1·min-1 KA=KC>KB

> 1.25×10-3

【解析】(1)①由示意圖可知,重整系統(tǒng)中CO2和FeO反應(yīng)生成FexOy和C,發(fā)生的反應(yīng)中n(FeO)/n(CO2) =6,根據(jù)Fe原子、O原子守恒可知x:y=6:(6+2)=3:4,故FexOy的化學(xué)式為Fe3O4;②“熱分解系統(tǒng)”中分解的方程式為2Fe3O4=6FeO+O2↑,每分解1molFe3O4生成0.5mol氧氣,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol×4=2mol;已知:①CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7kJ·mol-1,②CH3OCH3(g)+H2O(g)===2CH3OH(g) ΔH2=+23.4kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,①×2-②可得:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH3=-130.8kJ·mol-1。(2)①a.逆反應(yīng)速率先增大后減小,可能是增大生成物濃度,平衡逆向移動,錯誤;b.氫氣的轉(zhuǎn)化率增大,平衡一定正向移動,正確;c.反應(yīng)物的體積百分含量減小,可能是增大生成物濃度,平衡逆向移動,錯誤;d.容器中的n(CO2)/n(H2)變小,可能是減小二氧化碳物質(zhì)的量,平衡逆向移動,錯誤;答案選b。②T1溫度下,將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中,由圖象可知,5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時二氧化碳轉(zhuǎn)化率為60%,則生成CH3OCH3為6mol×60%×1/2=1.8mol,所以平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)=1.8mol÷(2L× 5min) =0.18molL-1min-1;③反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行,轉(zhuǎn)化率降低,因此T1<T2,而平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系,則KA、KB、KC三者之間的大小關(guān)系為KA=KC>KB ;(3)根據(jù)鹽類水解規(guī)律,已知NH3·H2O的電離平衡常數(shù)K=2×10-5,H2CO3的電離平衡常數(shù)K1=4×10-7,K2=4×10-11,所以碳酸氫根的水解程度更大,因此c(NH4+ >c(HCO3-);反應(yīng)NH4++HCO3-+H2O=NH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=c(NH3H2O)c(H2CO3) /c(NH4+)c(HCO3)=c(H+)c(OH)/K(NH3H2O)K1 =1.25×10-3。

練習(xí)冊系列答案
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選項

化學(xué)性質(zhì)

實際應(yīng)用

A

ClO2具有強氧化性

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B

SO2具有還原性

用作漂白劑

C

NaHCO3受熱易分解并且生成氣體

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D

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A.A
B.B
C.C
D.D

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A.該滴定過程應(yīng)該選擇酚酞作為指示劑

B.M點對應(yīng)的鹽酸體積為20.0 mL

C.M點處的溶液中c(NH4)=c(Cl)=c(H)=c(OH)

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(1)若1mol N2完全反應(yīng)生成NH3______(填“吸收”或“放出)熱量_____KJ。

(2)如果將1mol N2 和 3mol H2混合,在一定條件下使其充分反應(yīng),反應(yīng)放出的熱量總小于上述數(shù)值,其原因是_____________________________________________________

(3)實驗室模擬工業(yè)合成氨時,在容積為2L的密閉容器中進行,反應(yīng)經(jīng)過10min后,生成10mol NH3,則用N2表示的化學(xué)反應(yīng)速率是________mol·L -1·min-1

(4)一定條件下,當(dāng)成合成氨反應(yīng)達到化學(xué)平衡時,下列說法正確的是____

a.正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等

b.正反應(yīng)速率最大,逆反應(yīng)速率為0

c.N2的轉(zhuǎn)化率達到最大值

d. N2和H2的濃度相等

e.N2、H2和NH3的體積分?jǐn)?shù)相等

f.反應(yīng)達到最大限度

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下列說法不正確的是( )

A.固體1中主要含有Ca(OH)2CaCO3、CaSO3

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