Question

【題目】國家倡導推進傳統(tǒng)產業(yè)改造升級，引導企業(yè)創(chuàng)新優(yōu)化產業(yè)結構。其根本目的是節(jié)能減排，“減排”的關鍵是減少CO2排放，而“減排”的重要手段是合理利用CO2。回答下列問題：

（1）CO2的電子式是___。

（2）利用CO2可合成尿素[CO(NH2)2]，合成原料除CO2外，還有NH3。該方法制備尿素的化學方程式是，該方法制備尿素一般需＞2，即NH3過量，原因是____。

（3）利用太陽能，以CO2為原料制取炭黑的流程如圖1所示：一定條件“過程1”生成1mol炭黑的反應熱為ΔH1；“過程2”的熱化學方程式為：2Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g) ΔH2。則圖1中制備炭黑的熱化學方程式為___。

（4）將1mol CO2和3mol H2充入容積為1L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH。

①圖2是測得的該反應中X、Y的濃度隨時間變化的曲線，其中X為___(寫化學式)，反應達到平衡時的平均反應速率v(H2)＝____mol·L－1·min－1。

②不同溫度下平衡時，混合氣體中H2的物質的量隨溫度的變化曲線如圖3所示，則該反應的ΔH____0(填“＞”“＜”或“不能確定”)；測定溫度小于T2時，反應體系中無O2存在，則T1～T2的溫度范圍內，H2的物質的量急劇增大的原因可能是____。

（5）CO2還可以合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g) ΔH＝－53.7 kJ·mol－1，一定條件下，將1 mol CO2和2.8 mol H2充入容積為2L的絕熱密閉容器中，發(fā)生上述反應。CO2的轉化率[α(CO2)]在不同催化劑作用下隨時間的變化曲線如圖4所示。n點的平衡常數(shù)K＝___。

Answer 1

【答案】 NH3易液化、易溶于水，便于尾氣回收 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 C2H4 0.225 ＜ 乙烯分解生成H2 200

【解析】

（1）CO2的電子式是。

（2）在反應中，使用過量的NH3，可以使CO2反應更完全，而過量的NH3可以用液化或溶于水的方法回收。故答案為：NH3易液化、易溶于水，便于尾氣回收；

（3）流程圖中，“過程1”的熱化學方程式為：CO2(g)+6FeO(s) C(s，炭黑)+2Fe3O4(s) ΔH1。和 “過程2”的熱化學方程式相加即可得到總反應的熱化學方程式： ΔH＝ΔH1＋ΔH2；

（4）①從圖2可以看出，X是生成物，從開始反應到平衡，濃度變化了0.375mol/L，Y是反應物，從反應開始到平衡，濃度變化了1.00-0.25=0.75mol/L，X和Y的濃度變化之比為1:2，各物質的濃度變化之比等于方程式的化學計量數(shù)之比，根據(jù)化學方程式可知X和Y分別是C2H4和CO2，反應達到平衡時的平均反應速率v(CO2)＝0.75mol/L÷10min=0.075mol/(L·min)，在一個反應中，用不同物質表示的速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以用H2表示的化學反應速率為0.075mol/(L·min)×3=0.225 mol/(L·min)。故答案為C2H4，0.225；

②圖3中，升高溫度，H2的物質的量增大，說明升高溫度，平衡逆向移動，所以該反應的ΔH＜0；溫度小于T2時，反應體系中無O2存在，說明H2O未分解，故T1～T2的溫度范圍內，H2的物質的量急劇增大的原因可能是乙烯分解生成H2；

（5）圖4中，在n點，二氧化碳的轉化率為80%，應用“三段式”法計算：

故n點的平衡常數(shù)K＝。