精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
9.研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义.
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等.
已知:
Fe2O3(s)+3CO(s,石墨)═2Fe(s)+3CO2(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
C(s,石墨)+CO2(g)═2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJ•mol-1
(2)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H
①取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1:3),加入恒容密闭容器中,发生上述反应反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1所示,则该反应的△H<0(填“>”、“<”或“=”,下同).

②在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数关系为K>K
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质.
①工业上尿素[CO(NH22]由CO2和NH3在一定条件下合成.开始以氨碳比$\frac{n(N{H}_{3})}{n(C{O}_{2})}$=3进行反应,达平衡时CO2的转化率为60%,则NH3的平衡转化率为40%.
②将足量CO2通入饱和氨水中可得氮肥NH4HCO3,已知常温下一水合氨Kb=1.8×10-5,碳酸一级电离常数Ka=4.3×10-7,则NH4HCO3溶液呈碱性(填“酸性”、“中性”或“碱性”).

分析 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式,①-②×3得到所需热化学方程式;
(2)①根据温度对平衡移动的影响判断反应热的符号;
②曲线Ⅱ到达平衡所用时间较短,则该条件下温度高,升高温度平衡逆移;
(3)①由CO2和NH3在一定条件下合成尿素[CO(NH22],根据质量守恒定律书写方程式,假设n(CO2)=1 mol,则n(NH3)=3mol.由于达平衡时CO2的转化率为60%,所以反应消耗的n(CO2)=0.6 mol,根据方程式可知反应的NH3的物质的量,进而计算氨气的转化率;
②根据电离常数可知HCO3-水解强于NH4+水解,故显弱碱性.

解答 解:(1)①Fe2O3(s)+3CO(s,石墨)═2Fe(s)+3CO2(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律①-②×3得到热化学方程式为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJ•mol-1
故答案为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJ•mol-1
(2)①根据图象可知达到平衡后,温度越高,甲醇的体积分数φ(CH3OH)越小,说明升高温度平衡逆移,则正反应方向为放热反应,则△H<0,故答案为:<;
②根据图象可知曲线Ⅱ到达平衡所用时间较短,则该条件下温度高,升高温度平衡逆移,平衡常数减小,则曲线Ⅱ条件下平衡常数较小,即K>K
故答案为:>;
(3)①根据质量守恒定律,由CO2和NH3在一定条件下合成尿素[CO(NH22]的反应方程式为:2NH3+CO2?CO(NH22+H2O,假设n(CO2)=1 mol,则n(NH3)=3mol,由于达平衡时CO2的转化率为60%,所以反应消耗的n(CO2)=0.6 mol,根据方程式可知反应的NH3的物质的量n(NH3)=1.2 mol,所以氨气的转化率为(1.2 mol÷3mol)×100%=40%,
故答案为:40%;
②一水合氨的电离常数大于HCO3-的电离常数,可知HCO3-水解程度强于NH4+水解程度,故NH4HCO3溶液呈弱碱性,
故答案为:碱性.

点评 本题题目难度中等,涉及热化学方程式书写、反应热的判断、电离平衡常数等知识,是对学生综合能力的考查,明确化学平衡及其影响为解答关键,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析能力及化学计算能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.利用图1和图2中的信息,按图3装置(连接的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验.

下列说法正确的是(  )
A.H2O2中只含有极性共价键,不含离子键
B.2NO2?N2O4的平衡常数K随温度升高而减小
C.向H2O2中加入Fe2(SO43后,B中颜色变浅
D.H2O2分解反应中Fe2(SO43作催化剂,可以使反应的△H减小

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是(  )
A.用FeCl3溶液腐蚀铜线路板:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
B.Na2O2与H2O反应制备O2:Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2
C.硫化钠水溶液呈碱性的原因:S2-+2H2O?H2S↑+2OH-
D.铝粉与NaOH溶液反应产生H2:2A1+2OH-+2H2O=2Al(OH)3↓+3H2

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.下列关于有机化合物的说法错误的是(  )
A.石油分馏是物理变化,可获得汽油、煤油、柴油等产品
B.C4H9Cl、C4H8Cl2的同分异构体种类分别有4种、9种(不含立体异构)
C.淀粉和纤维素水解的最终产物不同
D.由乙酸生成乙酸乙酯属于取代反应

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.甲醛是一种重要的化工产品,可利用甲醇催化脱氢制:CH3OH(g)═HCHO(g)+H2(g)△H,如图表示该反应过程中的能量变化:

请回答下列问题:
(1)曲线Ⅰ中反应的活化能为2050kJ•mol-1,该反应的反应热△H=-3kJ/mol.
(2)图中曲线Ⅱ(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示使用了催化剂.
(3)升高温度,曲线Ⅰ中反应的活化能不变(填“增大”“减小”或“不变”,下同),反应的反应热△H不变.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.下面关于硅的叙述中,正确的是(  )
A.硅是亲氧元素,在自然界中以化合态存在
B.硅是构成矿物和岩石的主要元素,硅在地壳中的含量在所有元素中居第一位
C.硅的活泼性比碳强,只有在高温下才能跟氢气起化合反应
D.二氧化硅在电子工业中,是重要的半导体材料

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:推断题

1.某混合物A,含有Al2(SO43、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现如图所示的变化.

请回答下列问题.
(1)C、D、H 三种物质的化学式为:CFe2O3、DNaAlO2、H(NH42SO4
(2)工业上以B为原料冶炼相应金属单质的化学方程式2Al2O3(熔融)$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O2
(3)沉淀F与NaOH溶液反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+2H2O.溶液G与过量稀氨水反应的离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
(4)请描述如何检验盐H中的阳离子:取样,加入碱,加热,在试管口以湿润红色石蕊试纸检验,变蓝色,说明存在铵根离子.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列关于有机物结构或性质说法正确的是(  )
A.乙烯的结构式为CH2=CH2
B.CH2Cl2属于正四面体的空间结构
C.乙炔是含碳量最高的烃
D.正戊烷分子中所有碳原子一定不在同一条直线上

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,下列对其性质的预言中,不正确的是(  )
A.它的原子半径比钠大,失电子能力不如钠
B.它的金属性比钠强,跟水反应会更剧烈
C.它的氢氧化物(FrOH)是一种强碱,遇酚酞溶液变红
D.它可与硫酸铜溶液反应,但是不易得到金属铜

查看答案和解析>>

同步练习册答案