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CO2与人们的日常生活、生产和科学研究密不可分,综合利用CO2是解决能源问题的有...

CO2与人们的日常生活、生产和科学研究密不可分,综合利用CO2是解决能源问题的有效途径之一。回答下列问题:

1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,能得到较纯的CO2,有关反应如下:

CaSO4(s)+4CO(g)=CaS(s)+4CO2(g)  ΔH1=-189.2kJ•mol-1(主反应)

CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)  ΔH2=+210.5kJ•mol-1(副反应)

CO(g)=C(s)+CO2(g)  ΔH3=-86.2kJ•mol-1(副反应)

则反应2CaSO4(s)+7CO(g)=CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)ΔH=___

2)已知CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)  ΔH。向一密闭容器中充入一定量的CO2H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时测得c(CO2)=0.2mol•L-1c(H2)=0.8mol•L-1c(H2O)=1.6mol•L-1。若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH___(“>”“<”)0

3)一定条件下,CO2还可以转化为低碳烯烃,反应的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)  ΔH,在两个容积均为2L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2CO2CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。

x___(“>”“<”“=”)2.0

②若起始加入的CO2H2的物质的量分别为1mol2mol,则P点时的平衡常数K=___

③比较P点和Q点的化学平衡常数:Kp___(“>”“<”“=”)KQ,理由是___

4)据报道,以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料,其原理如图所示。

a极发生___(氧化还原”)反应。

②电解时,b极上生成乙烯的电极反应为___

 

-151.1kJ•mol-1 < > 512 < 由图可知,该反应为放热反应,升高温度,化学平衡向左移动,K值减小,则KP
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考点分析:
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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

1)以CO2NH3为原料合成尿素[CO(NH2)2]的技术已十分成熟。已知:

2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)   H=-159.47 kJ•mol-1

NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)   H=+28.49kJ•mol-1

H2O(g)=H2O(l)   H=-88.0kJ•mol-1

NH3CO2合成尿素和气态水的热化学方程式为___

2)已知:工业上在120℃条件下利用NH3CO2合成尿素。在恒温恒容条件下,下列能说明合成尿素反应达平衡的是___

A.NH3CO2的比例保持不变

B.混合气体的压强不再发生变化

C.2v(NH3)()=v(CO2)()

D.混合气体的密度不再改变

3)氨碳比[]对合成尿素有重要影响。恒温恒容条件下,在一个2L的密闭容器中将总物质的量为nmolNH3CO2以不同的氨碳比进行反应,NH3的转化率变化如图所示;当[]=2时,平衡吋测得尿素的物质的量为1mol,则n=___。此温度下该反应的化学平衡常数K=___

4)研究人员设计出一种新型太阳能电池,能直接把CO2H2O转化为COH2O2,原理如图所示,该装置中能量转化方式为___,催化剂b表面的电极反应式为___

 

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磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题:

1)已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。

物质

H3PO4

HF

电离常数

Ka1=7.1×10-3Ka2=6.3×10-8Ka3=4.2×10-13

Ka=6.6×10-4

 

NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液,反应的离子方程式为___

2)已知:Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l)   ΔH=-271kJ•mol-1

.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)   ΔH=-937kJ•mol-1

则:①工业上用Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为___

②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率___(增大”“减小不变,下同)HF的平衡浓度___

(3)工业上用磷尾矿制备Ca5(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2,原理为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)   ΔH

①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5molCO1molH2O(g)2min达到平衡时,测得02min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol•L-1•min-1。则CO的平衡转化率α=___;该反应的平衡常数K=___

②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的()=yCO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则:该反应的ΔH___0(“>”“<”“=”,下同)a___1,理由为___

 

 

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随着大气污染的日趋严重,国家拟于十二五期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%,二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。

1)在恒温,容积为1L恒容容器中,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示(已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  ΔH=-196.6kJ•mol-1),请回答下列问题:

写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:___

②ΔH 2=___kJ•mol-1

③在相同条件下,充入1molSO30.5molO2,则达到平衡时SO3的转化率为___;此时该反应___(放出吸收”)___kJ的能量。

2)中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%50%

CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO23molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=-49.0kJ•mol-1,测得CO2CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3min9minv(H2)=___mol•L-1•min-1

②能说明上述反应达到平衡状态的是___(填编号)

A.反应中CO2CH3OH的物质的量浓度之比为11

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内消耗3molH2,同时生成1molH2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

③为加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有___(填编号)

A.升高温度   B.缩小容器体积   C.再充入水蒸气   D.使用合适的催化剂

3)工业上,CH3OH也可由COH2合成。参考下表中合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是___

温度/

0

100

200

300

400

平衡常数

667

13

1.9×10-2

2.4×10-4

1×10-5

 

A.该反应正反应是放热反应

B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应ΔS<0

C.T℃时,1L密闭容器中,投入0.1molCO0.2molH2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100

D.工业上采用稍高的压强(5MPa)250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高

 

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工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。通过对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

(1)已知:H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1   H2O(g)=H2O(l)  ΔH=-44 kJ/mol

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)  ΔH=+133 kJ/mol

①在催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和另一种无毒物质的热化学方程式为:___________________________________

②反应2NO2(g )=N2(g)+2O2(g),设起始时容器中只有NO2,平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。

则A点时,NO2的转化率为_______________

B点时,设容器的总压为a Pa,则平衡常数Kp____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(2)向2 L密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2,在适当的催化剂作用下,下列反应能自发进行:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)。

①该反应ΔH_______0(填“>”、“<”或“=”)

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。(填字母)

a.混合气体的平均相对分子质量保持不变

b.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂

c.CO2的转化率和H2的转化率相等

d.混合气体的密度保持不变

③反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在起始温度(T1℃)、体积相同(2L)的两密闭容器中,改变条件,反应过程中部分数据见下表:

 

反应时间

CO2/mol

H2/mol

CH3OH/mol

H2O/mol

反应Ⅰ:恒温恒容

0 min

2

6

0

0

10 min

 

4.5

 

 

20 min

1

 

 

 

30 min

 

 

1

 

反应Ⅱ:绝热恒容

0 min

0

0

2

2

 

反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=____________。达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(I)____________K(II)(填“>”、“<”或“=”);平衡时CH3OH的浓度c(I)____________c(II)(填“>”、“<”或“=”)。

 

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尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。

1)已知工业上合成尿素的反应分为 如下两步:

1步:2NH3(1)+CO2(g)H2NCOONH4(1)   ΔH1=-330.0kJ•mol-1

2步:H2NCOONH4(1)H2O(1)+CO(NH2)2(1)   ΔH2=+226.3kJ•mol-1

则下列各图能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是___(填字母编号)

A.     B.

C.      D.

2)一定条件下工业合成尿素的总反应:CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.20molCO20.80molNH3,反应中CO2的物质的量随时间变化如下表所示:

时间/min

0

40

70

80

100

n(CO2)/mol

0.20

012

0.10

0.10

0.10

 

 

①前40minv(NH3)=___,此温度下该反应的平衡常数为___

30minv(CO2)___80minv(H2O)(选填“>”“=”“<”)

③在100min时,保持其它条件不变,再向容器中充入0.10molCO20.40molNH3,重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将___(增大不变减小”)

④氨碳比[]对合成尿素有影响,恒温恒容条件下将总物质的量为3molNH3CO2的混合气体按不同的氨碳比进行反应,结果如图1所示。ab线分别表示CO2NH3的转化率变化,c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化[]=___时,尿素产量最大;经计算,图中y=___(精确到0.01)

3)工业生产中为提高尿素的产率可采取的措施有___

4)近期科学家发现微生物可将生产废水中的尿素直接转化为对环境友好的两种物质,其工作原理如图2所示。回答下列问题:

N极为___(”)M电极反应式___

N极消耗标准状况下336L气体时,M极理论上处理的尿素的质量为___g

 

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试题属性
  • 题型:综合题
  • 难度:困难

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