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19.二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一.
(1)目前工业上用的捕碳剂NH3和(NH42CO3,它们与CO2发生如下可逆反应:
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)?(NH42CO3(aq)K1
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)?NH4HCO3(aq)K2
(NH42CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)?2NH4HCO3(aq)K3
则K3=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$(用含K1、K2的代数式表示)
(2)利用CO2制备乙烯是我国能源领域的一个重要战略方向,具体如下:
方法一:CO2催化加氢合成乙烯,其反应为:
2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)△H=a kJ•mol-1
起始时按n(CO2):n(H2)=1:3的投料比充入20L的恒容密闭容器中,不同温度下平衡时的H2和H2O的物质的量如图甲所示

①下列说法正确的是AC;
A.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
B.其它条件不变时,若压缩容器容积,则活化分子百分数增大,v和v均增大
C.测得容器内混合气体平均分子量不随时间改变时,说明反应已达到平衡
D.使用合适的催化剂,催化剂改变反应历程,减小反应焓变,加快反应速率
②393K下,H2的平衡转化率为67.4%(保留三位有效数字);
③393K下,该反应达到平衡后,再向容器中按n(CO2):n(H2)=1:3投入CO2和H2则n(H2):n(C2H4)将变小(填“变大”或“不变”或“变小”或“无法确定”);
方法二:用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如图乙所示.
④b电极上的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O;
⑤该装置中使用的是阳(填“阳”或“阴”)离子交换膜.

分析 (1)根据盖斯定律,热化学方程式Ⅱ×2-热化学方程式Ⅰ可得热化学方程式Ⅲ,从而得出目标反应Ⅲ的焓变△H3
(2)①A.使用催化剂,可降低反应活化能,加快反应速率;
B.其它条件不变时,若扩大容器容积,则U减小,v减小;
C.反应前后气体物质的量减小,气体质量不变,测得容器内混合气体平均分子量不随时间改变时,说明反应已达到平衡;
D.反应使用合适的催化剂,催化剂改变反应历程,不改变反应焓变,加快反应速率;
②根据三行式求平衡时各物质的量,然后根据转化率等于$\frac{消耗量}{起始量}$×100%;
③393K下,该反应达到平衡后,再向容器中按n(CO2):n(H2)=1:3投入CO2和H2,相当于增大压强,平衡正向移动;
④电解时,二氧化碳在b极上得电子发生还原反应生成乙烯;
⑤离子交换只允许氢离子通过,所以是阳离子交换膜.

解答 解:(1)反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)═(NH42CO3(aq)△H1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)═NH4HCO3(aq)△H2
根据盖斯定律Ⅱ×2-Ⅰ可得:(NH42CO3(aq)+H2O (l)+CO2(g)?2NH4HCO3(aq)△H3=2△H2-△H1,所以K3=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$,
故答案为:$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$;
(2)①A.使用催化剂,可降低反应活化能,加快反应速率,故A正确;
B.其它条件不变时,若扩大容器容积,则U减小,v减小,故B错误;
C.反应前后气体物质的量减小,气体质量不变,测得容器内混合气体平均分子量不随时间改变时,说明反应已达到平衡,故C正确;
D.反应使用合适的催化剂,催化剂改变反应历程加快反应速率,不改变化学平衡,不改变反应焓变,故D错误;
故答案为:AC;
②图象分析可知,393K时平衡状态下水的物质的量为58mol,结合化学平衡三行计算列式,设起始量二氧化碳和氢气分别为amol,3amol,
        2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)
初起:a                3a                 0                0
变化:29               3a-42=87       14.5            58
平衡:a-29              42               14.5            58
所以a=43,
转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{29}{43}$×100%=67.4%,
故答案为:67.4%;
③393K下,该反应达到平衡后,再向容器中按n(CO2):n(H2)=1:3投入CO2和H2,相当于增大压强,平衡正向移动,所以则n(H2)/n(C2H4)将变小,
故答案为:变小;
④电解时,二氧化碳在b极上得电子发生还原反应生成乙烯,电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O,
故答案为:2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O;
⑤离子交换只允许氢离子通过,所以是阳离子交换膜,
故答案为:阳.

点评 本题为综合题,考查热化学方程式书写方法和盖斯定律的计算应用,化学平衡常数、反应速率的影响因素分析,明确化学平衡相关规律、清楚图象含义是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

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(1)化合物B中的官能团的名称是羧基.
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10.为了更好的掌握周期表的应用,某同学在做氯、溴、碘性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象
实验步骤实验现象[
①将少量的氯水滴入到适量NaBr溶液中,再滴入少量的CCl4溶液并用力振荡A.溶液分为上下两层,上层为无色,下层为橙红色
②将少量的溴水滴入到适量KI溶液中,再滴入少量的CCl4溶液并用力振荡B.溶液分为上下两层,上层为无色,下层为紫红色
请你帮助该同学整理并完成实验报告.
(1)实验目的:研究同主族元素性质递变规律.
(2)实验用品:试剂:氯水,溴水,NaBr溶液,KI溶液,CCl4溶液
玻璃仪器:①试管②胶头滴管.
(3)此实验的结论为同主族元素从上到下随原子序数递增非金属递减.
(4)氟氯溴碘气态氢化物稳定性大小顺序(用分子式表示):HF>HCl>HBr>HI.
(5)该同学又做了另外一个实验,向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水.该实验现象为生成淡黄色沉淀.
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.下列说法不正确的是(  )
A.在25℃时,将c mol•L-1的醋酸溶液与0.02mol•L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=$\frac{2×{10}^{-9}}{c-0.02}$
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C.
常温下醋酸和醋酸钠混合溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH值的关系如图所示,当pH=4.5溶液中:c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-
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4.某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如图所示:
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(6)能表明I-的还原性弱于SO2的现象是B中蓝色褪去,写出有关离子方程式:I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-

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