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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:1170 题号:8126249
研究CO2的综合利用对促进“低碳经济”的发展有重要意义。
(1)工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],反应实际为两步进行:
I:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H1=-272kJ·mol-1
II:H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2=+138kJ·mol-1
已知:H2O(l)==H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
①请写出以NH3、CO2为原料,合成尿素和液态水的热化学方程式______________
②T1℃时,在1L的密闭容器中充入CO2和NH3模拟工业生产,n(NH3)/n(CO2)=x,如图是CO2平衡转化率()与x的关系。求图中A点NH3的平衡转化率=________%。
   
③当x=1.0时,若起始的压强为p0kPa,水为液态,平衡时压强变为起始的1/2。则该反应的平衡常数Kp=_______(kPa)-3(KP为以分压表示的平衡常数)。
(2)用CO2和H2合成甲醇:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。在T℃时,甲、乙、丙三个2L的恒容密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得平衡时有关数据如下:

容器

起始反应物投入量

3mol H2(g)

1mol CO2(g)

1mol CH3OH(g)

1mol H2O(g)

2mol CH3OH(g)

2mol H2O(g)

平衡数据

c(CH3OH)/mol·L-1

c1

c2

c3

反应的能量变化kJ

x

y

z

体系压强/Pa

p1

p2

p3

反应物转化率

α1

α2

α3

①甲容器10s达到平衡时测得x=39.2,则甲中CO2的平均反应速率____________
②下列说法正确的是________(填字母编号)。
A.2c1<c3 B.z<2y                    C.p3>2p2 D.α13>1
(3)用NaOH溶液做碳捕捉剂可获得化工产品Na2CO3。常温下若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(CO32-):c(HCO3-)=_____[K1(H2CO3)=4.4×10-7、K2(H2CO3)=5×10-11],溶液中c(Na+)_____c(HCO3-)+2c(CO32-)(填“>”“=”或“<”)。

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【推荐1】游离态氮称为惰性氮,游离态氮转化为化合态氮称之为氮的活化,在氮的循环系统中,氮的过量“活化”,则活化氮开始向大气和水体过量迁移,氮的循环平衡被打破,导致全球环境问题。
Ⅰ.氮的活化

工业合成氨是氮的活化重要途径之一,在一定条件下,将N2 和 H2通入到体积为0.5L的恒容容器中,反应过程中各物质的物质的量变化如右图所示:(1)10min内用NH3表示该反应的平均速率,(NH3)=____________
(2)在第10min和第25min改变的条件可能分别是_________________(填字母)。
A.加了催化剂
B. 升高温度
C. 增加NH3的物质的量
D.压缩体积
E.分离出氨气
(3)下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是__________(填字母)。
A.容器中气体密度不变
B. 容器中压强不变
C.3v(H2)=2v(NH3)
D. N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2
Ⅱ.催化转化为惰性氮   已知:SO2、CO、NH3等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。
(4)在25℃,101KPa时,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H1= -92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2= -571.6kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H3= +180kJ/mol
则NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式______________________________
(5)在有氧条件下,新型催化剂M能催化CO与NOx反应生成N2。现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体,维持恒温恒容,在催化剂作用下发生反应:4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) H<0,相关数据如下:
0min5min10min15min20min
c(NO2) /mol·L-12.01.71.561.51.5
c(N2) /mol·L-100.150.220.250.25

计算此温度下的化学平衡常数K=______
②实验室模拟电解法吸收NOx装置如图,(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验(a<b),电解时NO2发生反应的电极反应式:_____________
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(1)NO的作用是___________
(2)已知:O3(g)+O(g)⇌2O2 ΔH=-143kJ·mol-l
反应1:O3+NO⇌NO2+O2 ΔH1=-200.2kJ·mol-l
反应2:热化学方程式为___________
II.已知反应:H2S(g)+CO(g)⇌COS(g)+H2(g) △H<0,
(1)写出COS(羰基硫)的电子式___________
(2)在充有催化剂的恒压密闭容器中进行反应。设起始充入的n(CO)∶n(H2S)=m,相同时间内测得H2S转化率与m和温度(T)的关系如图所示。

①m1___________m2.(填“>”、“<”或“=”)
②温度高于T0时,H2S转化率减小的可能原因为___________
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③240°C时,将等物质的量的H2S(g)与CO(g)充入密闭容器中,测得H2(g)的平衡体积分数为25%。则此时该反应的平衡常数K=___________
④在300°C、320°C时上述反应中H2S(g)和COS(g)的体积分数()随时间(t)的变化关系如图所示。起始密闭容器中[H2S(g)]和[CO(g)]、[COS(g)]和[H2(g)]分别相等。则300°C时[COS(g)]随时间变化的曲线为___________,320°C时[H2S(g)]随时间变化的曲线为___________
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