Question

【題目】二氯化碳利用具有十分重要的意義，科學家有以下幾個設想。

（1）用太陽能將CO2轉化成O2和C(石墨烯），其設想如下：

①Fe3O4中Fe的化合價是+ 2和 __________；

②重整系統發生反應的化學方程式為______________________________。

（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，發生反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4 (g)+ 4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術測出平衡時H2的物質的量變化關系如右下圖所示。

① 其它條件不變，起始時若按lmolCO2、2molH2進行投料，CO2轉化率將_____________(填“增大”、“ 減小”或“不變”）；

②△H________0（填“>”“<”“ 不能確定”）。

③若測試中體系內無氧氣產生，試結合圖示推斷熱穩定性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=a kJmol-1

CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq) △H2=bkJmol-1

H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l) △H3=ckJmol-1

則利用NH3 H2O吸收CO2制備NH4HCO3的熱化學方程式為_____________________________；

②已知常溫下相關數據如表：

Kb(NH3·H2O)	2×10-5mol L-1
Ka1(H2CO3)	4×10-7mol L-1
Ka2(H2CO3)	4×10-11mol L-1

則反應NH4++HCO3-+H2ONH3 H2O+ H2CO3的平衡常數k=___________。

Answer 1

【答案】 +3 6FeO+CO2==2Fe3O4+C 減小 < < NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+ (aq)+ HCO3-(aq) △H=(a+b+c) kJmol-1 1.25×10-3

【解析】（1）①本題考查四氧化三鐵中鐵的價態，四氧化三鐵中鐵元素以＋2價、＋3價；②根據原理，重整系統中加入FeO和CO2，生成石墨烯和Fe3O4，因此反應方程式為6FeO+CO2=2Fe3O4+C；（2）本題考查影響化學反應平衡移動的因素，①現在通入1molCO2和2molH2，相當于在原來的基礎上減少氫氣的量，平衡向逆反應方向進行，CO2的轉化率減小；②隨著溫度的升高，氫氣的物質的量增大，說明反應向逆反應方向進行，根據勒夏特列原理，正反應方向是放熱反應，即△H<0；③根據圖示，如果乙烯的穩定性大于水，則會產生氧氣，但現在體系中沒有氧氣產生，因此C2H4的穩定性小于H2O；（3）①本題考查熱化學反應方程式的計算，NH3·H2O(aq) NH4+ (aq) +OH-(aq) ①，CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq)②，H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l)③，NH3·H2O與CO2反應生成NH4HCO3的反應是NH3·H2O＋CO2=NH4HCO3，因此是①＋②＋③得出NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+ (aq)+ HCO3-(aq) △H=(a+b+c) kJmol-1；②根據反應，平衡常數K=c(H2CO3)×c(NH3·H2O)/[c(NH4＋)×c(HCO3－)]，分子分母同乘以c(H＋)×c(OH－),得出：K=Kw/(Ka1(H2CO3)×Kb(NH3·H2O)=1.25×10－3。