(15分)資源化利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放,還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品。
(1)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+ CO2(g)= NH2CO2NH4(s)    △H = -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)= CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.49 kJ·mol-1
③H2O(l)= H2O(g) △H =+88.0 kJ·mol-1
試寫出NH3和CO2合成尿素和液態(tài)水的熱化學方程式                           。
(2)在一定條件下,二氧化碳轉化為甲烷的反應如下:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)  ΔH<0
①向一容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃時發(fā)生上述反應,達到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為CO2:0.2mol·L—1,H2:0.8mol·L—1,CH4:0.8mol·L—1,H2O:1.6mol·L—1,起始充入CO2和H2的物質(zhì)的量分別為         、          。CO2的平衡轉化率為              。
②現(xiàn)有兩個相同的恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器I、II,在I中充入1 molCO2,和4 molH2,在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ,300℃下開始反應。達到平衡時,下列說法正確的是                (填字母)。

A.容器I、II中正反應速率相同
B.容器I、II中CH4的物質(zhì)的量分數(shù)相同
C.容器I中CO2的物質(zhì)的量比容器II中的多
D.容器I中CO2的轉化率與容器II中CH4的轉化率之和小于1
(3)華盛頓大學的研究人員研究出一種方法,可實現(xiàn)水泥生產(chǎn)時CO2零排放,其基本原理如圖所示:

①上述生產(chǎn)過程的能量轉化方式是       
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為CaO和CO2,電解質(zhì)為熔融碳酸鈉,則陽極的電極反應式為               ,陰極的電極反應式為                          。

(1)2NH3(g)+ CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H =—130.98 kJ·mol-1 (3分)
(2)①2mol(1分);8mol(1分);80% (2分) ②CD(2分)
(3)①太陽能和電能轉化為化學能(2分)
②2CO32-4e=2CO2↑+O2↑(2分);3CO2+4e=C+2CO32(2分)

解析試題分析:(1)由①+②-③可得:2NH3(g)+ CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H =—130.98 kJ·mol-1 (3分)
(2)①假設起始的二氧化碳的物質(zhì)的量為xmol,氫氣的物質(zhì)的量為ymol:
CO2(g)    +    4H2(g)         CH4(g)   +    2H2O(g)  ΔH<0
起始物質(zhì)的量:    xmol         ymol                0             0
轉化物質(zhì)的量:   1.6mol        6.4mol              1.6mol         3.2mol
平衡物質(zhì)的量:  0.4mol         1.6mol              1.6mol         3.2mol
那么:x=0.4mol+1.6mol=2.0mol      y=6.4mol+1.6mol=8.0mol
CO2的平衡轉化率為:
②A、容器I、II中的起始反應物不一樣,因此正反應速率不一定相等,錯誤;B、如果不是一個絕熱容器,那么在兩個容器中按題中的投料是等效平衡,也就是說兩個容器中甲烷的含量應該相等,但這是一個絕熱的容器,如果是二氧化碳和氫氣生成甲烷和水,正反應是放熱反應,放出的熱量使容器溫度升高,升高溫度會使得平衡逆向移動,使得甲烷的含量比前述的等效平衡時的要低,而投入甲烷和水,生成的是二氧化碳和氫氣,要吸熱,使得體系的溫度降低,而溫度的降低使得平衡正向移動,使得甲烷的含量比前述的等效平衡時的要高,因此容器I、II中CH4的物質(zhì)的量分數(shù)不相同,錯誤;C、容器I中是在前述等效平衡的基礎上逆向移動,容器II中是在前有識述等效平衡的基礎上正向移動,所以容器I中CO2的物質(zhì)的量比容器II中的多,正確;D、如果按照等效平衡來考慮的話,容器I中CO2的轉化率與容器II中CH4的轉化率之和等于1,但這是在絕熱容器中,是在等效平衡的基礎上又分別進行了移動,因此,容器I中CO2的轉化率與容器II中CH4的轉化率之和小于1,正確。
(3)①從圖中可知裝置是將太陽能和電能轉化為化學能(2分)
②陽極是失去電子的反應:2CO32-4e=2CO2↑+O2↑;陰極是得到電子的反應,得電子的物質(zhì)只能是二氧化碳:3CO2+4e=C+2CO32。
考點:考查反應熱、化學平衡以及電化學的有關知識。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程,F(xiàn)提供H2燃燒反應中有關物質(zhì)的化學鍵鍵能: H—H鍵鍵能為Q1 kJ·mol-1、H—O鍵鍵能為Q3 kJ·mol-1、O2分子內(nèi)氧原子間的鍵能為Q2 kJ·mol-1
(1)請根據(jù)上述數(shù)據(jù),在圖中標注的數(shù)字處,填出能量變化的數(shù)值或根據(jù)箭頭的指向填寫能量變化是“放出”熱量還是“吸收”熱量。

(2)請寫出1 molH2燃燒生成液態(tài)水的熱化學反應方程式:____________________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

能源問題是當前人類社會面臨的一項重大課題,H2、CO、CH3OH都是重要的能源物質(zhì),它們的燃燒熱依次為285.8 kJ/mol、282.5 kJ/mol、726.7 kJ/mol。請回答:
(1)已知CO和H2在一定條件下可以合成甲醇:CO+2H2=CH3OH。則H2與CO反應生成CH3OH的熱化學方程式為:                                       。
(2)如圖為某種燃料電池的工作原理示意圖,a、b均為惰性電極。

①使用時,空氣從      口通入(填“A”或“B”);
②假設使用的“燃料”是甲醇,a極的電極反應式為:                     ________________
③假設使用的“燃料”是水煤氣(成分為CO、H2)用這種電池電鍍銅,待鍍金屬增重6.4 g,則至少消耗標準狀況下水煤氣的體積為     

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

工業(yè)上制備 BaC12 的工藝流程圖如圖所示:

某研究小組在實驗室用重晶石(主要成分BaSO4)對工業(yè)過程進行模擬實驗。查表得:

(1)反應C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H =         kJ/mol
(2)過濾過程中需要使用玻璃棒,玻璃棒的作用是                               。
(3)鹽酸溶解焙燒的固體后,產(chǎn)生的氣體用過量 NaOH 溶液吸收,得到硫化鈉溶液。 Na2S 水解的離子方程式為                                            。
(4)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,當兩種沉淀共存時, =         。[已知:
Ksp(AgBr) = 5.4×10─13 , Ksp(AgCl) = 2.0×10─10]

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

研究化學反應中的能量變化有重要意義。請根據(jù)學過知識回答下列問題:
(1)已知一氧化碳與水蒸氣反應過程的能量變化如下圖所示:

①反應的熱化學方程式為____________________________________________。
②已知: 
                 
(2)化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程;瘜W鍵的鍵能是形成(或拆開)1 mol化學鍵時釋放(或吸收)的能量。已知:N≡N鍵的鍵能是948.9kJ·mol-1,H-H鍵的鍵能是436.0 kJ·mol-1; N-H鍵的鍵能是391.55 kJ·mol-1。則1/2N2(g) + 3/2H2(g) ="=" NH3(g)    ΔH =                。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

光氣(COCl2)在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途,工業(yè)上采用高溫下CO與Cl2在活性炭催化下合成。
(1)氯氣工業(yè)上來源于氯堿工業(yè),氯堿工業(yè)的化學方程式為                          
(2)工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進行高溫重整制備CO和H2,已知CH4、H2和CO的燃燒熱(△H)分別為-890.3 kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0 kJ/mol,則該反應的熱化學方程式為:_____                                     _____;
(3)COCl2的分解反應為COCl2(g)  Cl2(g) + CO(g) △H =" +108" kJ/mol。反應體系達到平衡后,各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示(第10 min到14 min的COCl2濃度變化曲線來示出):

①計算反應在第8 min時的平衡常數(shù)K = __________(保留小數(shù)點后兩位數(shù)字)
②比較第2 min反應溫度T(2)與第8 min反應溫度(T8)的高低:T(2)____T(8)(填“<”、 “>”或“=”);
③若12 min時反應于溫度T(8)下重新達到平衡,則此時c(COCl2) = ______mol/L;
④比較產(chǎn)物CO在2~3 min、5~6 min和12~13 min時平均反應速率[平均反應速率分別以V(2—3)、 V(5—6)、 V(l2-13)表示]的大小____________;
⑤反應物COCl2在5-6 min和15-16 min時平均反應速率的大小為:V(5-6) > V(15-16),原因是__              _____________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

按要求寫出下列方程
(1)碳酸鈉溶液呈堿性的原因,用離子方程表示                    。
(2)用鋅保護海底鋼鐵設施,其中負極發(fā)生的電極反應為:           
(3)含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和,放出28.7 kJ的熱量,則表示該反應中和熱的熱化學方程式                                       。
(4)氫氧化鎂溶解在濃的氯化銨溶液,用離子方程表示                    。
(5) Al(OH)3的電離反應方程式:                                             。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

海底蘊藏著大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤氣(CO、H2),再合成甲醇來代替日益供應緊張的燃油。
已知:① CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2 (g)    △H1=+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g)    △H2=-35.4 kJ·mol-1
③ CH­­4 (g)+2H2O (g)=CO­2 (g)+4H2 (g)  △H3=+165.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)與CO2 (g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為    
(2)從原料、能源利用的角度,分析反應②作為合成甲醇更適宜方法的原因是    。
(3)水煤氣中的H2可用于生產(chǎn)NH3,在進入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液來吸收其中的CO,防止合成塔中的催化劑中毒,其反應是: [Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3  [Cu(NH3)3]Ac·CO   △H<0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應是    。
(4)將CH4設計成燃料電池,其利用率更高,裝置示意如下圖(A、B為多孔性石墨棒)。持續(xù)通入甲烷,在標準狀況下,消耗甲烷體積VL。0<V≤44.8 L時,電池總反應方程式為    。

② 44.8 L<V≤89.6 L時,負極電極反應為    。
③ V="67.2" L時,溶液中離子濃度大小關系為    。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(I)下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程。

(1)吸收塔C中通入空氣的目的是                           。A、B、C、D四個容器中的反應,屬于氧化還原反應的是         (填字母)。
(2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(g)    △H =-1266.8kJ/mol
N2(g) + O2(g) = 2NO(g)     △H =" +180.5" kJ/mol
寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式:                                                          
(II)某合作小組同學將銅片加入稀硝酸,發(fā)現(xiàn)開始時反應非常慢,一段時間后反應速率明顯加快。該小組通過實驗探究其原因。
(3)該反應的離子方程式為___________________________________________________。
(4)提出合理假設。該實驗中反應速率明顯加快的原因可能是_____________________。
A.反應放熱導致溫度升高           B.壓強增大
C.生成物有催化作用              D.反應物接觸面積增大
(5)初步探究。測定反應過程中溶液不同時間的溫度,結果如下表:

時間/min
0
5
10
15
20
25
35
50
60
70
80
溫度/℃
25
26
26
26
26
26
26.5
27
27
27
27
 
結合實驗目的和表中數(shù)據(jù),你得出的結論是__________________________________。
(6)進一步探究。查閱文獻了解到化學反應的產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對反應有催化作用,請完成以下實驗設計表并將實驗目的補充完整:
實驗
編號
銅片
質(zhì)量/g
0.1mol·L-1
硝酸體積/mL
硝酸銅
晶體/g
亞硝酸鈉
晶體/g
實驗目的

5
20
_______
_______
實驗①和②探究_________的影響;實驗①和③探究亞硝酸根的影響。

5
20
0.5
0

5
20
0
0.5
 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案