Question

科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术的研究，把过多二氧化碳转化为有益于人类的物质。

(1)如果将CO₂和H₂以1∶4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。请完成化学方程式：CO₂+4H₂_________+2H₂O。

(2)若将CO₂和H₂以1∶3的比例混合，使之发生反应生成某种重要的化工原料和水，则生成的该重要化工原料可能是

A.烷烃                B.烯烃              C.炔烃               D.芳香烃

(3)已知在443 K—473 K时，用钴(Co)作催化剂可使CO₂和H₂生成C₅—C₈的烷烃，这是人工合成汽油的方法之一。要达到该汽油的要求，CO₂和H₂的体积比的取值范围是V(H₂)：V(CO₂)：_________________________________________________________________。

(4)已知在一定条件下，合成尿素的反应为：CO₂(g)+2NH₃(g)CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g);ΔH=-127 kJ/mol，在该条件下，将44 g CO₂与40 g NH₃充分混合，反应放出的热量一定___________(填“大于”“小于”或“等于”)127 kJ。请设计工业合成尿素的条件___________。

Answer 1

解析：(1)由原子守恒可得出生成的另一物质为CH₄：

(2)当CO₂和H₂以1∶3的比例混合，且产物中有水生成，可得反应方程式CO₂+3H₂_________+_________H₂O，再由氧原子守恒，则H₂O的系数为2，最后得出生成的化工原料为CH₂，当按照1∶3的比例调节CO₂和H₂的物质的量时，便可得到乙稀、丙稀、丁稀等一系列的烯烃，所以选B。

(3)运用极端假设法：

    当生成5个碳的烷烃时，即C₅H₁₂，可得反应5CO₂+16H₂C₅H₁₂+10H₂O，此时V(H₂)：V(CO₂)=16/5，取值最大；

    当生成8个碳的烷烃时，即C₈H₁₈，可得反应8CO₂+25H₂C₈H₁₈+16H₂O，此时V(H₂)：

V(CO₂)=25/8，取值最小。

    所以25/8≤V(H₂)：V(CO₂)≤16/5。

(4)理论上44 g CO₂与34 g NH₃恰好完全反应，而实际有44 g CO₂与40 g NH₃，NH₃过量，但此反应为可逆反应，无论如何都不能完全转化，所以应小于127 kJ。再联想合成氨工业，结合CO₂(g)+2NH₃(g)CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)的特点，运用勒沙特列原理得出工业合成尿素的条件为：适当温度、高压、催化剂。

答案：(1)CH₄  (2)B  (3)25/8≤V(H₂):V(CO₂)≤16/5  (4)小于  适当温度、高压、催化剂