Question

【題目】二氧化碳利用具有十分重要的意義，科學(xué)家有以下幾個設(shè)想。

(1)用太陽能將CO2轉(zhuǎn)化成O2和C(石墨烯），其設(shè)想如圖：

則重整系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

(2)二氧化碳和氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+ 4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術(shù)測出平衡時H2的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖所示。

①其它條件不變，起始時若按lmolCO2、2molH2進(jìn)行投料，CO2轉(zhuǎn)化率將________(填“增大”、“ 減小”或“不變”）；

②△H_____0（填“>”“<”“ 不能確定”）。

③若測試中體系內(nèi)無氧氣產(chǎn)生，試結(jié)合圖示推斷熱穩(wěn)定性C2H4 _____H2O （填“>”“<”“ 不能確定”）。

(3)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)

①已知：NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq) △H1=akJ/mol

CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq) △H2=bkJ/mol

H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) △H3=ckJ/mol

則利用NH3 H2O吸收CO2制備NH4HCO3的熱化學(xué)方程式為______________________；

②已知常溫下相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

Kb(NH3·H2O)	2×10-5kJ/mol
Ka1(H2CO3)	4×10-7kJ/mol
Ka2(H2CO3)	4×10-11kJ/mol

則反應(yīng)NH4++HCO3-+H2ONH3 H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=___________。

Answer 1

【答案】6FeO+CO2=2Fe3O4+C 減小 < < NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+(aq)+HCO3-(aq) △H=(a+b+c)kJ/mol 1.25×10-3

【解析】

(1)根據(jù)轉(zhuǎn)化圖分析，重整系統(tǒng)中FeO和CO2反應(yīng)，生成Fe3O4和石墨烯（即C），據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(2)①原為按1molCO2和3molH2的物料比反應(yīng)，其它條件不變，起始時若按lmolCO2、2molH2進(jìn)行投料，相當(dāng)于減小了反應(yīng)物濃度，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動;

②升高溫度，H2達(dá)到平衡時的物質(zhì)的量增大，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱方向移動；
③若測試中體系內(nèi)無氧氣產(chǎn)生，物質(zhì)越穩(wěn)定，越容易生成；

(3)①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算焓變，即可得熱化學(xué)方程式；

②根據(jù)弱酸的電離平衡常數(shù)與水的離子積常數(shù)可計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)K。

(1)根據(jù)轉(zhuǎn)化圖分析，重整系統(tǒng)中FeO和CO2反應(yīng)，生成Fe3O4和石墨烯（即C），則重整系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6FeO+CO2=2Fe3O4+C；

(2)①原為按1molCO2和3molH2的物料比反應(yīng)，其它條件不變，起始時若按lmolCO2、2molH2進(jìn)行投料，相當(dāng)于減小了反應(yīng)物濃度，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，CO2轉(zhuǎn)化率將減小；

②升高溫度，H2達(dá)到平衡時的物質(zhì)的量增大，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱方向移動，即逆反應(yīng)方向，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0；

③若測試中體系內(nèi)無氧氣產(chǎn)生，物質(zhì)越穩(wěn)定，越容易生成，產(chǎn)生1molC2H4的同時，產(chǎn)生4molC2H4，則熱穩(wěn)定性C2H4＜H2O；

(3)①已知：①NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq) △H1=akJ/mol

②CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq) △H2=bkJ/mol

③H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) △H3=ckJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，將①+②+③整理可得：NH3H2O吸收CO2制備NH4HCO3的化學(xué)方程式為：NH3H2O+CO2=NH4++HCO3-，△H=△H1+△H2+△H3=(a+b+c)kJ/mol；

②反應(yīng)NH4++HCO3-+H2ONH3H2O+H2CO3的化學(xué)平常數(shù)為K=1.25×10-3。