Question

【題目】二氯化碳利用具有十分重要的意義，科學(xué)家有以下幾個(gè)設(shè)想。

（1）用太陽(yáng)能將CO2轉(zhuǎn)化成O2和C(石墨烯），其設(shè)想如下：

①Fe3O4中Fe的化合價(jià)是+ 2和 __________；

②重整系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

（2）二氧化碳和氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4 (g)+ 4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術(shù)測(cè)出平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量變化關(guān)系如右下圖所示。

① 其它條件不變，起始時(shí)若按lmolCO2、2molH2進(jìn)行投料，CO2轉(zhuǎn)化率將_____________(填“增大”、“ 減小”或“不變”）；

②△H________0（填“>”“<”“ 不能確定”）。

③若測(cè)試中體系內(nèi)無(wú)氧氣產(chǎn)生，試結(jié)合圖示推斷熱穩(wěn)定性C2H4 ________ H2O （填“>”“<”“ 不能確定”）。

（3）用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)

①已知：NH3·H2O(aq) NH4+ (aq) +OH-(aq) △H1=a kJmol-1

CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq) △H2=bkJmol-1

H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l) △H3=ckJmol-1

則利用NH3 H2O吸收CO2制備NH4HCO3的熱化學(xué)方程式為_____________________________；

②已知常溫下相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

Kb(NH3·H2O)	2×10-5mol L-1
Ka1(H2CO3)	4×10-7mol L-1
Ka2(H2CO3)	4×10-11mol L-1

則反應(yīng)NH4++HCO3-+H2ONH3 H2O+ H2CO3的平衡常數(shù)k=___________。

Answer 1

【答案】 +3 6FeO+CO2==2Fe3O4+C 減小 < < NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+ (aq)+ HCO3-(aq) △H=(a+b+c) kJmol-1 1.25×10-3

【解析】（1）①本題考查四氧化三鐵中鐵的價(jià)態(tài)，四氧化三鐵中鐵元素以＋2價(jià)、＋3價(jià)；②根據(jù)原理，重整系統(tǒng)中加入FeO和CO2，生成石墨烯和Fe3O4，因此反應(yīng)方程式為6FeO+CO2=2Fe3O4+C；（2）本題考查影響化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的因素，①現(xiàn)在通入1molCO2和2molH2，相當(dāng)于在原來(lái)的基礎(chǔ)上減少氫氣的量，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，CO2的轉(zhuǎn)化率減小；②隨著溫度的升高，氫氣的物質(zhì)的量增大，說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，即△H<0；③根據(jù)圖示，如果乙烯的穩(wěn)定性大于水，則會(huì)產(chǎn)生氧氣，但現(xiàn)在體系中沒(méi)有氧氣產(chǎn)生，因此C2H4的穩(wěn)定性小于H2O；（3）①本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，NH3·H2O(aq) NH4+ (aq) +OH-(aq) ①，CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq)②，H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l)③，NH3·H2O與CO2反應(yīng)生成NH4HCO3的反應(yīng)是NH3·H2O＋CO2=NH4HCO3，因此是①＋②＋③得出NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+ (aq)+ HCO3-(aq) △H=(a+b+c) kJmol-1；②根據(jù)反應(yīng)，平衡常數(shù)K=c(H2CO3)×c(NH3·H2O)/[c(NH4＋)×c(HCO3－)]，分子分母同乘以c(H＋)×c(OH－),得出：K=Kw/(Ka1(H2CO3)×Kb(NH3·H2O)=1.25×10－3。