CO2是温室气体，研究CO2的应用对促进低碳生活具有重要意义。(1)1922年德国工业化生...

CO2是温室气体，研究CO2的应用对促进低碳生活具有重要意义。

(1)1922年德国工业化生产尿素

Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)　 　　　　　　　 ΔH1=-159.50kJ·mol-1

Ⅱ：NH3COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) 　　　　　　 ΔH2=+72.50kJ·mol-1

①写出用NH3和CO2合成尿素总反应的热化学方程式_________；按照酸碱质子理论，能接受H+的物质为碱，现常温下溶液中存在反应：NH3+NH2COOHNH2COONH4（K=1×1010），则该溶液中碱性强弱为：NH3____NH2COONH4（填“强于”、“弱于”、“相等”或“不能确定”）。

②在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2molCO2和4molNH3的混合气体，经历反应Ⅰ、Ⅱ合成CO(NH2)2，混合气体中的氨气体积分数及气体总浓度随时间变化如下图所示。

对于反应Ⅰ：A点的正反应速率与B点的逆反应速率的大小关系是：v_______v（填“>”“<”或“=”）。当温度升高时，平衡常数K1值的变化趋势为__________，在B点氨气的转化率为_________；

对于反应Ⅱ：从动力学分析，选用合适正催化剂可以使该反应活化能_______（“增大”“减小”或“不变”）

(2)利用二氧化碳制备乙烯

用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如下图所示。

①b电极上的电极反应式为______________；

②该装置中使用的是___________（填“阴” 或“阳”）离子交换膜。

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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：

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．α1+α3>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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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：

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．α1+α3>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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（15分）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。

（1）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[CO(NH₂)₂]。已知：

①2NH₃（g）＋ CO₂（g）＝ NH₂CO₂NH₄（s）     △H ＝ -159.47 kJ·mol^-1

②NH₂CO₂NH₄（s）＝ CO(NH₂)₂（s）＋ H₂O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol^-1

③H₂O（l）＝ H₂O（g）  △H ＝+88.0 kJ·mol^-1

试写出NH₃和CO₂合成尿素和液态水的热化学方程式________。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：

CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)  ΔH＜0

①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂：0.2mol·L^—1，H₂：0.8mol·L^—1，CH₄：0.8mol·L^—1，H₂O：1.6mol·L^—1，起始充入CO₂和H₂的物质的量分别为________、________。CO₂的平衡转化率为________。

②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO₂,和4 molH₂，在II中充入1 mol CH₄和2 mol H₂ O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是________（填字母）。

A．容器I、II中正反应速率相同

B．容器I、II中CH₄的物质的量分数相同

C．容器I中CO₂的物质的量比容器II中的多

D．容器I中CO₂的转化率与容器II中CH₄的转化率之和小于1

（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是________。

②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为________，阴极的电极反应式为________。

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资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。

(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。

已知：①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)△H ＝－159.47 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)△H ＝+116.49 kJ·mol-1

③H2O(l)＝H2O(g)△H ＝+88.0 kJ·mol-1

试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式______________。

(2)在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH＜0

①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L-1，H2：0.8mol·L-1，CH4：0.8mol·L-1，H2O：1.6mol·L-1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为_____、_____，CO2的平衡转化率为______。

②现有两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II，在I中充入1 molCO2,和4 molH2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g)，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是_________(填字母)。

A．容器I、II中正反应速率相同　　　　 B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同 C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多　　　 D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1

(3)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是_____。

②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为___，阴极的电极反应式为______。

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氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛 。

（1）传统工业上利用氨气合成尿素

①以CO2与NH3为原料合成尿素的主要反应如下：

2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)　　　 ΔH＝-159．47kJ/mol

NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 ΔH＝+72．49kJ/mol

反应2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g) 　 ΔH＝_____________kJmol。

②液氨可以发生电离：2NH3(l)NH2－+NH4＋，COCl2和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式______________。

（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH3作储氢材料已知：2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH＝+92．4 kJ/mol 。

①氨气自发分解的反应条件是________________（填“低温” 或 “高温”）。

②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度 的变化如图所示。

在600℃时催化效果最好的是________________（填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点， 原因是________________。

（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH3表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH3，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。

①写出电解时A极的电极反应式：________________。

②写出第二步反应的化学方程式：__________________。

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氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛

（1）传统工业上利用氨气合成尿素

①以CO2与NH3为原料合成尿素的主要反应如下：

2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)　　　　　 ΔH＝－159.47 kJ·mol－1

NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 ΔH＝+ 72.49 kJ·mol－1

反应2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　 ΔH＝　　 　　　　　　 　　 kJ·mol－1。

②液氨可以发生电离：2NH3(l)NH2－ + NH4＋，COCl2和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式　　 　　　　　　　　　 　　 。

（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH3作储氢材料

已知：2NH3(g)N2(g) + 3H2(g) ΔH＝+92.4 kJ·mol－1

① 氨气自发分解的反应条件是　　 　　　　　　　　 　 （填“低温” 或 “高温”）。

②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如右图所示。

在600℃时催化效果最好的是　　 　　　　　　　　 　 （填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点，原因是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 。

（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH3表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH3，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N2。

①写出电解时A极的电极反应式： 　　　　　　　　　　　　 　　 。

②写出第二步反应的化学方程式：　 　　　　　　　　　　　　 　　 。

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近年来由于温室效应和资源短缺等问题，关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。

（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)＋ CO2(g) ＝ NH2CO2NH4(s)　　　 △H ＝ -159.47 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s) ＝ CO(NH2)2(s)＋ H2O(g)　　　 △H ＝ +116.49 kJ·mol-1

③H2O(l) ＝ H2O(g)　　 △H ＝ +88.0 kJ·mol-1

试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式____________________________。

（2）已知：CO(g) + H2O(g) H2(g) + CO2(g)　 △H = －41.2kJ/mol，850℃时在一体积为10 L的恒容密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，CO和H2O浓度变化如图所示：

下列说法正确的是______________________（填序号）

A．达到平衡时，氢气的物质的量是0.12mol

B．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44kJ热量

C．4min内CO2的反应速率为0.003 mol/(L·min)

D．第8min时，若充入氦气，不会导致v正(CO) < v逆(H2O)

（3）850 ℃时，若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，amol CO2和bmol H2。若达平衡时各组分体积分数都与（2）中平衡时相同，则a=____________mol，b=________mol。

（4）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是_________________。

②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应式为2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑，则阴极的电极反应式为__________________________。

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捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)(NH4)2CO3 (aq)　　　　　　　　 △H1

反应Ⅱ：NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)NH4HCO3 (aq)　　　　　　　　　 △H2

反应Ⅲ：(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)2NH4HCO3 (aq)　　　 △H3

请回答下列问题：

（1）△H1与△H2、△H3之间的关系是：△H3=　　　　　　　　　　　　 。

（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2气体效率的影响，在温度为T1 、T2、T3、T4、T5的条件下，将等体积等浓度的(NH4)2CO3溶液分别置于等体积的密闭容器中，并充入等量的CO2气体，经过相同时间测得容器中CO2气体的浓度，得趋势图（下图1）。则：

①△H3______0　 (填“＞”、“=”或“＜”)。

②温度高于T3，不利于CO2的捕获，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

③反应Ⅲ在温度为K1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如下图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到K2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化趋势曲线。

（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有（写出1个）　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是　　　　　　 。

A．NH4Cl　　　　 B．Na2CO3　　　　 C．HOCH2CH2OH　　　　 D．HOCH2CH2NH2

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捕碳技术（主要指捕获CO₂）在降低温室气体排放中具有重要的作用。

目前NH₃和(NH₄)₂CO₃已经被用作工业捕碳剂，它们与CO₂可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：2NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g)(NH₄)₂CO₃(aq)         △H₁

反应Ⅱ：NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g) (NH₄)₂HCO₃(aq)        △H₂

反应Ⅲ：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g)2(NH₄)₂HCO₃(aq) △H₃

请回答下列问题：

（1）△H₃与△H₁、△H₂之间的关系是：△H₃________。

（2）为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂效率的影响，在某温度T₁下，将一定量的(NH₄)₂CO₃溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO₂气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO₂气体的浓度。然后分别在温度为T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO₂气体浓度，得到趋势图（见图1）。则：

①△H_{3________}0(填＞、＝或＜)。

②在T₁～T₂及T₄～T₅二个温度区间，容器内CO₂气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，

其原因是________。

③反应Ⅲ在温度为T₁时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t₁时，将该反应体系温度上升到T₂，并维持该温度。请在图中画出t₁时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。

（3）利用反应Ⅲ捕获CO₂，在(NH₄)₂CO₃初始浓度和体积确定的情况下，提高CO₂吸收量的措施有________（写出2个）。

（4）下列物质中也可能作为CO₂捕获剂的是________。

A．NH₄Cl                                B．Na₂CO₃

C．HOCH₂CH₂OH                          D．HOCH₂CH₂NH₂

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