(15分）二氧化碳的过度排放会引发气候问题，而进行有效利用则会造福人类，如以CO2和 NH...

(15分）二氧化碳的过度排放会引发气候问题，而进行有效利用则会造福人类，如以CO2和 NH3　 为原料合成尿素。经研究发现该反应过程为：

① CO2(g) + 2NH3(g) NH2COONH4(s) 　 △H1

② NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s) + H2O(g) △H2>0

请回答下列问题：

（1）研究反应①的平衡常数（K）与温度（T）的关系，如图1所示，则△H1____0。(选填“>”、“<”或“=”)。

（2）有体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如图2所示，现将3molNH3和2molCO2放入容器中，移动活塞至体积V为3L，用铆钉固定在A、B点，发生合成尿素的总反应如下：

CO2(g) + 2NH3(g) CO(NH2)2(s) + H2O(g)

测定不同条件、不同时间段内的CO2的转化率，得到如下数据：

①T1℃下，l0min内NH3的平均反应速率为__________。

②根据上表数据，请比较T1_________T2(选填“>”、“<”或“=”)；T2℃下，第30min 时，a1=________，该温度下的化学平衡常数为_________。

③T2℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人3molCO2，此时v(正）_____ v (逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是______。

（3）请在下图中补画出合成氨总反应2NH3(g) + CO2(g)CO(NH2)2(s) + H2O(g)过程中能量变化图，并标明中间产物〔NH2COONH4(s)〕、　　 生成物CO(NH2)2(s) + H2O(g)〕。

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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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二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）以CO2与NH3为原料合成尿素[CO(NH2)2]的技术已十分成熟。已知：

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

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

③H2O(g)=H2O(l)　　 △H=-88.0kJ•mol-1

则NH3和CO2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NH3和CO2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.NH3和CO2的比例保持不变

B.混合气体的压强不再发生变化

C.2v(NH3)(正)=v(CO2)(逆)

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nmol的NH3和CO2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CO2和H2O转化为CO、H2和O2，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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二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：

反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2CO2NH4(s)　　 △H1=a kJ·mol－1

反应Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 △H2=＋72.49kJ·mol－1

总反应Ⅲ：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　　 △H3=－86.98kJ·mol－1

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ的△H1=__________kJ·mol－1(用具体数据表示)。

（2）反应Ⅱ的△S______(填＞或＜)0，一般在__________情况下有利于该反应的进行。

（3）反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多，下图1为某特定条件下，不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线。

①其他条件相同时，为提高CO2的平衡转化率，生产中可以采取的措施是________(填提高或降低)水碳比。

②当温度高于190℃后，CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势，其原因是__________。

（4）反应Ⅰ的平衡常数表达式K1=____________________；如果起始温度相同，反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行，平衡常数K1将__________(填增大、减少、不变)。

（5）某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素，在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中，t1时达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线如上图2所示。若其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。

（6）尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2＋2H2O(NH4)2CO3。下列物质中与尿素有类似性质的是______。

A．NH2COONH4    B．H2NOCCH2CH2CONH2

C．HOCH2CH2OH    D．HOCH2CH2NH2

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大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。

（1）CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]，反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g) 在合成塔中进行。下如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值范围分别为0.6～0.7、1～1.1和1.5～1.61，则生产中应选用水碳比的数值范围为_______________。

②请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜，并简述你的理由_______________。

（2）CO2与H2也可用于合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。

①该反应的化学平衡常数的表达式为_____________。

②该反应的∆S__________0，∆H_________0（填“＞”或“＜”）。

③700K投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2时，H2的平衡转化率为___________________。

（3）固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O，既可高效制备合成气(CO＋H2)，又可实现CO2的减排，其工作原理如下如图。

①在c极上反应分两步进行：首先水电解产生氢气，然后氢气与CO2反应产生CO。写出电极c上发生的电极反应式：___________________。

②若电解得到的1:1的合成气(CO＋H2)，则通入的CO2和H2O物质的量比值为__________。

（4）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见如图。如何解释如图中250-400℃时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？______________________。

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污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。硫、氮氧化物是形成酸雨、雾霾等环境污染的罪魁祸首，采用合适的措施消除其污染是保护环境的重要措施。

Ⅰ．研究发现利用NH3可消除硝酸工业尾气中的NO污染。NH3与NO的物质的量之比分别为1：3、3：l、4：1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。

（1）①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4mg／m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为　　　　 mg／(m3·s)。

②曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比是　　 　　　　　　 　 ，其理由是　　 　　　　　　　 　　

（2）已知在25℃，101kPa时：

N2(g)+3H2(g) === 2NH3(g)　 △H＝-Q1／mol

2H2(g)+O2(g) === 2H2O(1)　 △H＝- Q2kJ／mo1

N2(g) +O2(g) === 2NO(g)　 △H＝+ Q3kJ／mo1

请写出用NH3脱除NO的热化学方程式　　 　　　　　　　　 　 。

Ⅱ．工业上还可以变“废”为“宝”，将雾霾里含有的SO2、NO等污染物转化为Na2S2O4(保险粉)和NH4NO3等化工用品，其生产流程如下：

（3）装置Ⅱ中NO转变为NO3－的反应的离子方程式为　　 　　　　　　　　 　 。

（4）装置Ⅲ制得Na2S2O4的同时还能让Ce4＋再生，原理如图所示。其阴极的电极反应式为 ：　　　 　　　　 。

（5）按上述流程处理含有amolSO2、bmolNO的雾霾(b>a)，并制取Na2S2O4和NH4NO3。装置Ⅰ中SO2、装置Ⅱ中NO、装置Ⅲ中HSO3－和Ce3＋、装置Ⅳ中NO2－全部转化，处理完毕后装置Ⅱ中Ce4＋的剩余量与加入量相比没有变化，则至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2　 　　　　 　　 L(用含a、b的代数式表示)。

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污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。硫、氮氧化物是形成酸雨、雾霾等环境污染的罪魁祸首，采用合适的措施消除其污染是保护环境的重要措施。

Ⅰ．研究发现利用NH3可消除硝酸工业尾气中的NO污染。NH3与NO的物质的量之比分别为1：3、3：l、4：1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。

（1）①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4mg／m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为_____mg／(m3·s)。

②曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比是______，其理由是_________。

（2）已知在25℃，101kPa时：

N2(g)+3H2(g) =2NH3(g) △H＝-Q1／mol

2H2(g)+O2(g) =2H2O(1) △H＝- Q2kJ／mo1

N2(g) +O2(g) = 2NO(g) △H＝+ Q3kJ／mo1

请写出用NH3脱除NO的热化学方程式__________。

Ⅱ．工业上还可以变“废”为“宝”，将雾霾里含有的SO2、NO等污染物转化为Na2S2O4(保险粉)和NH4NO3等化工用品，其生产流程如下：

（3）装置Ⅱ中NO转变为NO3－的反应的离子方程式为__________。

（4）装置Ⅲ制得Na2S2O4的同时还能让Ce4＋再生，原理如图所示。其阴极的电极反应式为 ：______。

（5）按上述流程处理含有amolSO2、bmolNO的雾霾(b>a)，并制取Na2S2O4和NH4NO3。装置Ⅰ中SO2、装置Ⅱ中NO、装置Ⅲ中HSO3－和Ce3＋、装置Ⅳ中NO2－全部转化，处理完毕后装置Ⅱ中Ce4＋的剩余量与加入量相比没有变化，则至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2____L(用含a、b的代数式表示)。

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氮、硫的化合物合成、应用以及对环境的影响一直是科学界研究的热点。

(1)尿素主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下两个反应进行:

反应1：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l)　ΔH1= -117.2 kJ·mol-1

反应2：H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l)　ΔH2=+21.7 kJ·mol-1

请回答：

CO(NH2)2 (l)+H2O(l)2NH3(l)+CO2(g) 　ΔH3=____ kJ·mol-1;该反应能发生的主要原因是_________

(2)焦炭催化还原SO2生成S2，化学方程式为：2C(s)+2SO2(g)⇌S2(g)+2CO2(g)，在恒容容器中，1 mol/LSO2与足量的焦炭反应，SO2的转化率随温度的变化如图所示。

①若700℃发生该反应，经3分钟达到平衡，计算0—3分钟v(S2)=_______mol•L-1•min-1，该温度下的平衡常数为_________

②若该反应在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行，达到平衡时SO2的转化率_________90%(填“＞”、“＜”或“=”)

③下列说法一定能说明该反应达到平衡状态的是____

A.焦炭的质量不再变化时

B.CO2、SO2的浓度相等时

C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率之比为1:1

D.容器的总压强不再变化时

(3)已知25℃时：H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8

①工业上可用Na2SO3溶液吸收法处理SO2，25℃时用1mo/L的Na2SO3溶液吸收SO2，当溶液pH=7时，溶液中各离子浓度的大小关系为___________________

②工业上也可用氨水来吸收SO2，写出氨水吸收过量SO2的化学反应方程式______________

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氮、硫的化合物合成、应用以及对环境的影响一直是科学界研究的热点。

(1)尿素主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下两个反应进行:

反应1：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l)　ΔH1= -117.2 kJ·mol-1

反应2：H2NCOONH4(l)H2O(l)+CO(NH2)2(l)　ΔH2=+21.7 kJ·mol-1

请回答：CO(NH2)2 (l)+H2O(l)2NH3(l)+CO2(g) ΔH3=_____________，该反应能自发进行的主要原因是__________________．

(2)焦炭催化还原SO2生成S2，化学方程式为：2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)，在恒容容器中，1 mol/LSO2与足量的焦炭反应，SO2的转化率随温度的变化如图所示。

①若700℃发生该反应，经3分钟达到平衡，计算0—3分钟v(S2)=_______mol•L-1•min-1，该温度下的平衡常数为_________．

②若该反应在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行，达到平衡时SO2的转化率________90%(填“＞”、“＜”或“=”)．

③下列说法一定能说明该反应达到平衡状态的是_______．

A．焦炭的质量不再变化时

B．CO2、SO2的浓度相等时

C．SO2的消耗速率与CO2的生成速率之比为1:1

D．容器的总压强不再变化时

(3) NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示．

石墨I附近发生的反应为__________________________________，当外电路通过1mole-，正极上共消耗_______mol N2O5 。

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