Question

【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的太陽能工藝如右圖所示。

若“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)中=6，則FexOy的化學(xué)式為_________________，“熱分解系統(tǒng)”中每分解lmolFexOy，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________________________。

(2)二氧化碳催化加氫合成低碳烯烴是目前研究的熱門課題。

在一個2L密閉恒容容器中分別投入1.5molCO2、5.0molH2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH；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)系如右圖所示。

①該反應(yīng)的ΔH_________0 (填“>”“<”或“不能確定”)；

②在TA溫度下的平衡常數(shù)K=__________________。

③提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是：_______________________ (列舉一項)。

④在TA溫度下，其他條件不變，起始時若按1molCO2、2molH2、 lmolC2H4(g)、2molH2O(g)進(jìn)行投料，此時v(正)________v(逆)。(填“>”“<”或“=”)。

(3) 用氨水吸收CO2制化肥碳銨(NH4HCO3)。

①已知：NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq) ΔH1= a kJ/mol

CO2(g)+H2O(1)H2CO3(aq) ΔH2= b kJ/mol

H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq) +H2O(1) ΔH3= c kJ/mol

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

②己知常溫下相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

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

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

Answer 1

【答案】 Fe3O4 2 mol < 4 (mol/L)-3 增大壓強（或增大H2(g)濃度、移走產(chǎn)物） > NH3·H2O(aq)+ CO2(g) NH (aq)+HCO3- (aq) ΔH1=（a+b+c）kJ·mol-1 1.25×10-3

【解析】試題分析：（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，根據(jù)Fe原子、O原子守恒計算FexOy的化學(xué)式；熱分解系統(tǒng)中是Fe3O4分解為FeO與氧氣，反應(yīng)方程式為 ，根據(jù)方程式計算分解lmolFexOy轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；(2) ①根據(jù)圖像，升高溫度，氫氣物質(zhì)的量增加，平衡逆向移動；②利用“三段式”計算TA溫度下的平衡常數(shù)；③根據(jù)平衡移動分析；④根據(jù)投料時的濃度熵與平衡常數(shù)的比較，分析反應(yīng)進(jìn)行方向；(3)根據(jù)蓋斯定律計算利用NH3·H2O吸收CO2制備NH4HCO3的熱化學(xué)方程式；②NH4++HCO3-+H2O-=NH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K= ；

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，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；，分解2mol Fe3O4生成1mol氧氣，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以分解1mol Fe3O4生成0.5mol氧氣，轉(zhuǎn)移2mol電子；(2) ①根據(jù)圖像，升高溫度，氫氣物質(zhì)的量增加，平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱 ；

②

0.5 ；

③增大壓強或增大H2(g)濃度，可以使平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大；④在TA溫度下，其他條件不變，起始時若按1molCO2、2molH2、1molC2H4(g)、2molH2O(g)進(jìn)行投料， ，所以反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)>v(逆)；

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

②CO2(g)+H2O(1)H2CO3(aq) △H2=bkJ/mol

③H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(1) △H3=ckJ/mol

根據(jù)蓋斯定律①+②+③得，NH3·H2O吸收CO2制備NH4HCO3的熱化學(xué)方程式為NH3·H2O(aq)+ CO2(g)NH4+ (aq)+HCO3－ (aq) ΔH1=（a+b+c）kJ·mol-1；

②K==1.25×10-3。