Question

18．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CO₂（g）+2NH₃（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ/mol．
（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(xiě)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CO₂+NH₃．H₂O=NH₄HCO₃．
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0.13mol（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碳酸氫銨受熱易分解生成CO₂．

（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(cè)得反應(yīng)過(guò)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I（選填I(lǐng)、II），a、b點(diǎn)的壓強(qiáng)關(guān)系為Pa＞Pb（填＞、＜、=），理由是平衡時(shí)a點(diǎn)甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小，則總物質(zhì)的量大．
②b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)吸收的能量為11.25kJ．

Answer 1

分析 （1）用CO₂和氨氣合成尿素，由圖可知放熱為（272kJ-138kJ）=134kJ；
（2）①氨水捕集煙氣中的CO₂生成碳酸氫銨，由反應(yīng)物、生成物書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
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，則$\frac{x}{12%}$=$\frac{0.052×1{0}^{3}L/h×0.5h}{22.4L/mol}$×91.6%；
③碳酸氫銨不穩(wěn)定，受熱易分解；
（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；物質(zhì)的量越大、壓強(qiáng)越大；
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）
開(kāi)始       1                     0             0
轉(zhuǎn)化      x                       2x           x
平衡   1-x                     2x             x
$\frac{1-x}{1-x+2x+x}$=0.7，解得x=$\frac{1}{8}$mol，結(jié)合物質(zhì)的量與熱量成正比來(lái)解答．

解答 解：（1）由圖可知放熱為（272kJ-138kJ）=134kJ，則CO₂和氨氣合成尿素?zé)峄瘜W(xué)方程式為CO₂（g）+2NH₃（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ/mol，
故答案為：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，
故答案為：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，
則$\frac{x}{12%}$=$\frac{0.052×1{0}^{3}L/h×0.5h}{22.4L/mol}$×91.6%，解得x=0.13mol，
故答案為：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，
故答案為：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，
故答案為：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；
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
開(kāi)始       1                     0             0
轉(zhuǎn)化      x                       2x           x
平衡   1-x                     2x             x
$\frac{1-x}{1-x+2x+x}$=0.7，解得x=$\frac{1}{8}$mol，
可知b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)吸收的能量為$\frac{1}{8}$mol×90kJ/mol=11.25kJ，
故答案為：11.25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡計(jì)算、平衡移動(dòng)等，為高頻考點(diǎn)，把握?qǐng)D象及表格數(shù)據(jù)、化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．