Question

【題目】減少CO2的排放以及CO2的資源化利用具有重要意義。

（1）H2NCOONH4是工業(yè)合成尿素[CO（NH2）2]的中間產(chǎn)物，該反應(yīng)的能量變化示意圖如圖甲所示，用CO2和氨氣合成尿素的熱化學(xué)方程式為_____。

（2）用氨水捕集煙氣中的CO2生成銨鹽，是減少CO2排放的可行措施之一。

①寫出氨水捕集煙氣中的CO2生成碳酸氫銨的主要化學(xué)方程式_____。

②分別用不同pH的吸收劑吸收煙氣中的CO2，CO2脫除效率與吸收劑的pH關(guān)系如圖乙所示，煙氣中CO2的含量為12%，煙氣通入氨水的流量為0.052m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況），用pH為12.81的氨水吸收煙氣30min，脫除的CO2的物質(zhì)的量最多為_____（精確到0.01）。

③通常情況下溫度升高，CO2脫除效率提高，但高于40℃時(shí)，脫除CO2效率降低的主要原因是_____。

（3）將CO2和甲烷重整制合成氣（CO和H2）是CO2資源化利用的有效途徑．合成氣用于制備甲醇的反應(yīng)為2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H=﹣90kJ/mol．在T1℃時(shí)，容積相同的甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，測得反應(yīng)過程如下圖所示。

容器	甲	乙	丙
起始反應(yīng)物投入量	2molH2、1molCO	1molCH3OH	2mol CH3OH

①能代表丙反應(yīng)的曲線是_____（選填I、II），a、b點(diǎn)的壓強(qiáng)關(guān)系為Pa_____Pb（填＞、＜、=），理由是_____。

②b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)吸收的能量為_____kJ。

Answer 1

【答案】CO2（g）+2NH3（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=﹣134kJ/mol CO2+NH3·H2O=NH4HCO3 0.13mol 碳酸氫銨受熱易分解生成CO2 I ＞ 平衡時(shí)a點(diǎn)甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小，則總物質(zhì)的量大 11.25

【解析】

（1）由圖可知放熱為（272kJ﹣138kJ）=134kJ，則CO2和氨氣合成尿素的熱化學(xué)方程式為CO2（g）+2NH3（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=－134kJ/mol；（2）①氨水捕集煙氣中的CO2生成碳酸氫銨，化學(xué)方程式為CO2+NH3·H2O=NH4HCO3；②由圖可知，pH為12.81的氨水吸收煙氣時(shí)脫除的CO2的效率為91.6%，設(shè)脫除的CO2的物質(zhì)的量最多為x，由CO2+NH3·H2O=NH4HCO3可知，，解得x=0.13mol；③通常情況下溫度升高，CO2脫除效率提高，但高于40℃時(shí)，脫除CO2效率降低的主要原因是碳酸氫銨受熱易分解生成CO2；（3）①由表格數(shù)據(jù)可知，均極限轉(zhuǎn)化為甲醇時(shí)，甲、乙中起始量相同，丙中最大，且圖中曲線I平衡時(shí)甲醇含量大，則能代表丙反應(yīng)的曲線是I；物質(zhì)的量越大、壓強(qiáng)越大，2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）為氣體體積減小的反應(yīng)，a點(diǎn)甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小，則總物質(zhì)的量大，即Pa＞Pb；②b點(diǎn)時(shí)甲醇物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.7，則

CH3OH（g）2H2（g）+CO（g）△H=+90kJ/mol

起始量（mol） 1 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol） x 2x x

平衡量（mol） 1﹣x 2x x

，解得x=1/8mol，可知b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)吸收的能量為1/8mol×90kJ/mol=11.25kJ。