捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應:
反應Ⅰ:2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)(NH4)2CO3 (aq) △H1
反應Ⅱ:NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)NH4HCO3 (aq) △H2
反應Ⅲ:(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)2NH4HCO3 (aq) △H3
請回答下列問題:
(1)△H1與△H2、△H3之間的關(guān)系是:△H3= 。
(2)為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2氣體效率的影響,在溫度為T1、T2、T3、T4、T5的條件下,將等體積等濃度的(NH4)2CO3溶液分別置于等體積的密閉容器中,并充入等量的CO2氣體,經(jīng)過相同時間測得容器中CO2氣體的濃度,得趨勢圖(下圖1)。則:
①△H3______0 (填“>”、“=”或“<”)。
②溫度高于T3,不利于CO2的捕獲,原因是 。
③反應Ⅲ在溫度為K1時,溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如下圖2所示。當時間到達t1時,將該反應體系溫度迅速上升到K2,并維持該溫度。請在該圖中畫出t1時刻后溶液的pH變化趨勢曲線。
|
(1)2△H2—△H1 (3分)
(2)① < (3分)
②T3時,化學反應到達平衡狀態(tài)。由于正反應是放熱反應,當溫度高于T3,升高溫度,化學平衡向逆反應方向移動,所以不利于CO2的捕獲。 (3分)
③(3分)如圖
(3)降低溫度(或增加CO2濃度或壓強) (2分)
(4)BD (2分,選對1個得1分,錯選1個得0分)
解析試題分析:(1)根據(jù)已知方程式和蓋斯定律,反應III的方程式可由②×2—①得,所以△H3 =2△H2—△H1 。
(2)①圖1表示的是反應物CO2的濃度隨著反應溫度的升高而呈現(xiàn)出的先下降后上升的趨勢。由于溫度不同反應達到平衡的時間不同,溫度升高反應速率增大,所以達到平衡的的時間縮短。因此在該測定的反應時間內(nèi),部分達到平衡部分未達到平衡。圖中溫度高于T3 時,CO2的濃度開始上升,說明反應已達到平衡,再升高溫度反應逆向移動導致反應物CO2的濃度增大。溫度升高是反應逆向移動,說明該正反應為放熱反應,△H3<0。
②根據(jù)上述分析,T3 時,在該測定時間內(nèi)反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài),由于正反應是放熱反應,當溫度高于T3,升高溫度,化學平衡向逆反應方向移動,所以不利于CO2的捕獲。
③圖2可以看出,隨著反應的進行,溶液的PH值逐漸下降,平衡時趨于不變。由此可以得出正反應會使PH值降低,若反應逆向進行,則PH升高。所以若反應時間到達t1時升高溫度,則反應的化學平衡逆向移動,溶液的PH值會升高,重新達到平衡后PH值趨于不變,該圖像如圖所示。
(3)據(jù)上述分析,正反應是放熱反應,所以可以適當降低溫度,是平衡你正向移動,提高CO2的吸收量。而CO2是反應中唯一的氣體,也可以通過增大壓強或是CO2氣體濃度使平衡正向移動從而增大CO2的吸收量。
(4)要能做CO2的捕獲劑,則要能夠和CO2反應,所以選項中可以和CO2反應的物質(zhì)只能選BD。
考點:本題考查的是反應原理知識,主要以反應與能量、化學平衡影響因素和平衡移動原理為知識點進行考察。
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
2013年以來,全國很多地區(qū)都曾陷入嚴重的霧霾和污染天氣中,冬季取暖排放的CO2、汽車尾氣等都是形成霧霾的因素。
(1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g) △H=+179.5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g) △H=-759.8 kJ/mol
下圖是在101kPa,298K條件下1mol NO2和1mol CO反應生成1mol CO2和1mol NO過程中能量變化的示意圖。則a= 。
(2)將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO分別通入體積為2L的恒容密閉容器中,進行反應:
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):
實驗組 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達到平衡所需時間/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
氨是重要的化工產(chǎn)品和化工原料。
(1)氨的電子式是 。
(2)已知:
①合成氨的熱化學方程式是 。
②降低溫度,該反應的化學平衡常數(shù)K .(填“增大”、“減小’’或“不變”)。
(3)有人設想以N2和H2為反應物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖l所示。
電池正極的電極反應式是 ,A是 。
(4)用氨合成尿素的反應為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+ H2O(g)。工業(yè)生產(chǎn)時,原料氣帶有水蒸氣。圖2表示CO2的轉(zhuǎn)化率與氨碳比、水碳比的變化關(guān)系。
①曲線I、II、III對應的水碳比最大的是 。
②測得B點氨的轉(zhuǎn)化率為40%,則x1 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
利用N2和H2可以實現(xiàn)NH3的工業(yè)合成,而氨又可以進一步制備硝酸,在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產(chǎn)。請回答下列問題:
(1)已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為
。
(2)某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應的影響。
實驗結(jié)果如圖所示:
(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量)
①圖像中T2和T1的關(guān)系是:T2 T1(填“高于”“低于”“等于”“無法確定”)
②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,反應物N2 的轉(zhuǎn)化率最高的是(填字母)。 。
③若容器容積為1L,在起始體系中加入1mol N2 ,n=3mol反應達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為60%,則此 條件下(T2),反應的平衡常數(shù)K= 。保持容器體積不變,再向容器中加入1mol N2,3mol H2反應達到平衡時,氫氣的轉(zhuǎn)化率將
(填“增大”、“減”或“不變”)。
(3)N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注。
①一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0下表為反應在T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)
t/s | 0 | 50 | 100 |
c(N2O5)/mol·L—1 | 5.0 | 3.5 | 2.4 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強氧化劑液態(tài)雙氧水。當它們混合反應時,即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸氣,并放出大量熱。已知0.4 mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應,生成水蒸氣和氮氣,放出256.652 kJ的熱量。
(1)反應的熱化學方程式為 _________________________。
(2)已知H2O(l)H2O(g) ΔH="+44" kJ·mol-1則16 g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應生成液態(tài)水時放出的熱量是 kJ。
(3)此反應用于火箭推進,除釋放大量熱和快速產(chǎn)生大量氣體外,還有一個很大的優(yōu)點是
___________________________________。
(4)發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料,二氧化氮作氧化劑,兩者反應生成氮氣和水蒸氣。已知:
N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH="+67.7" kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH="-534" kJ·mol-1
肼和二氧化氮反應的熱化學方程式為 __________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
已知化學能與其他形式的能可以相互轉(zhuǎn)化。填寫下表的空白:
化學反應方程式(例子) | 能量轉(zhuǎn)化形式 |
① | 由化學能轉(zhuǎn)化為熱能 |
②Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O | |
③CaCO3CaO+CO2↑ | |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
作為國家正在實施的“西氣東輸”工程終點站——上海將逐步改變以煤、石油為主的能源結(jié)構(gòu),這對解決城市環(huán)境污染意義重大。
(1)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤氣,浦東新區(qū)居民
開始使用東海天然氣作為民用燃料,管道煤氣的主要成分是CO、H2和少量
烴類,天然氣的主要成分是CH4,它們?nèi)紵幕瘜W方程式為:
2CO+O2 2CO2 2H2+O22H2O CH4+2O2CO2+2H2O
根據(jù)以上化學方程式判斷:燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣,消耗空氣體積較大的是 ,因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燒天然氣,灶具的改進方法是 進風口(填“增大”或“減小”),如不作改進可能產(chǎn)生的不良結(jié)果是 。
(2)管道煤氣中含有的烴類,除甲烷外,還有少量乙烷、丙烷、丁烷等,它們的某些性質(zhì)如下:
| 乙烷 | 丙烷 | 丁烷 |
熔點/℃ | -183.3 | -189.7 | -138.4 |
沸點/℃ | -88.6 | -42.1 | -0.5 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
碳和硅屬于同主族元素,在生活生產(chǎn)中有著廣泛的用途。
(1)甲烷可用作燃料電池,將兩個石墨電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入CH4和O2,構(gòu)成甲烷燃料電池,通入CH4的一極,其電極反應式是 ;
CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染,有望解決汽車尾氣污染問題,反應如下:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
則NO2被甲烷還原為N2的熱化學方程式為_____________________________________
(2)已知H2CO3 HCO3-+ H+ Ka1(H2CO3)=4.45×10-7
HCO3-CO32-+H+ Ka2(HCO3-)=5.61×10-11
HAH++A- Ka(HA)=2.95×10-8
請依據(jù)以上電離平衡常數(shù),寫出少量CO2通入到NaA溶液中的離子方程式
___________________________。
(3) 在T溫度時,將1.0molCO2和3.0molH2充入2L密閉恒容器中,可發(fā)生反應的方程式為CO2 (g) + 3H2(g) CH3OH(g) + 2H2O(g) 。充分反應達到平衡后,若容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為a :1,則CO2轉(zhuǎn) 化率為______,當a=0.875時,該條件下此反應的平衡常數(shù)為_______________(用分數(shù)表示)。
(4)氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可由石英(SiO2)與焦炭在高溫的氮氣流中反應生成,已知該反應的平衡常數(shù)表達式K=[c(CO)]6/[c(N2)]2,若已知CO生成速率為v(CO)=6mol·L-1·min-1,則N2消耗速率為v(N2)= ;該反應的化學方程式為________________________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
通常人們把拆開1 mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱,也可以估算化學反應的反應熱(ΔH),化學反應的ΔH等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差。
化學鍵 | Si—O | Si—Cl | H—H | H—Cl | Si—Si | Si—C |
鍵能/kJ·mol-1 | 460 | 360 | 436 | 431 | 176 | 347 |
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