Question

【題目】二氧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），其設想如圖：

則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=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的熱化學方程式為______________________；

②已知常溫下相關數據如表：

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

則反應NH4++HCO3-+H2ONH3 H2O+H2CO3的平衡常數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)根據轉化圖分析，重整系統中FeO和CO2反應，生成Fe3O4和石墨烯（即C），據此寫出反應的化學方程式；

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

②升高溫度，H2達到平衡時的物質的量增大，升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；
③若測試中體系內無氧氣產生，物質越穩定，越容易生成；

(3)①根據蓋斯定律計算焓變，即可得熱化學方程式；

②根據弱酸的電離平衡常數與水的離子積常數可計算反應的平衡常數K。

(1)根據轉化圖分析，重整系統中FeO和CO2反應，生成Fe3O4和石墨烯（即C），則重整系統發生反應的化學方程式為：6FeO+CO2=2Fe3O4+C；

(2)①原為按1molCO2和3molH2的物料比反應，其它條件不變，起始時若按lmolCO2、2molH2進行投料，相當于減小了反應物濃度，則化學平衡向逆反應方向移動，CO2轉化率將減小；

②升高溫度，H2達到平衡時的物質的量增大，升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動，即逆反應方向，則正反應為放熱反應，則△H＜0；

③若測試中體系內無氧氣產生，物質越穩定，越容易生成，產生1molC2H4的同時，產生4molC2H4，則熱穩定性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

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

②反應NH4++HCO3-+H2ONH3H2O+H2CO3的化學平常數為K=1.25×10-3。