1.

CO2转化利用对化解全球环境生态危机助力全球“碳达峰、碳中和”目标的实现具有重要意义。化学工作者致力于将CO2转化为各种化工原料。

Ⅰ.早在二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:①CO2和NH3生成NH2COONH4;②NH2COONH4分解生成尿素。

(1)活化能:反应①反应②(填“>”、“<”或“=”);

CO2(l)+2NH3(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H=(用的式子表示)。

Ⅱ、

(2)700℃时,若向2L体积恒定的密闭容器中充入一定量N2和CO2发生反应:N2(g)+CO2(g)C(s)+2NO(g)     △H>0;其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题。

①0~10min内CO2的平均反应速率v=

②第10min时,外界改变的条件可能是(填字母)。

A.加催化剂 B.增大C的物质的量 C.减小CO2的物质的量 D.升温 E.降温

Ⅲ、二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

(3)科学家提出由制取的太阳能工艺如图所示。

已知“重整系统”发生的反应中 , 则的化学式为

(4)工业上用反应合成二甲醚。已知: 反应热为 , 化学平衡常数为K1 反应热为 , 化学平衡常数为K2 , 则(用K1、K2表示)。

(5)在恒压条件下的密闭容器中通入物质的量为1mol的二氧化碳和2mol的氢气,在等压下(p)发生上述反应 , 若二氧化碳的平衡转化率为50%。则反应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

【考点】
化学平衡常数;
【答案】

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2. 合理利用温室气体是当前能源与环境研究的热点。催化加氢可缓解对温室效应的影响,其原理为:

反应Ⅰ:   kJ⋅mol-1

反应Ⅱ:   

(1) 反应Ⅰ的0(填“>”、“<”或“=”),说明理由
(2) 反应Ⅰ中, , 其中分别为正、逆反应速率,分别为正、逆反应速率常数,仅受温度影响。请在下图中画出随T的变化斜线。( , T表示温度)

(3) 在0.1MPa下,将1mol和4mol充入2L刚性密闭容器中,假设只发生反应Ⅰ,当CO平衡产率为40%时,此时总压为P,计算该温度下反应Ⅰ的平衡常数。(计算结果用分数表示)
(4) 某实验室控制初始投料比为1∶2.2,经过相同时间测得如下四组实验数据:

反应序号

T/K

催化剂

转化率/%

甲醇选择性/%

543

Cu/ZnO纳米棒

12.3

42.3

543

Cu/ZnO纳米片

10.9

72.7

553

Cu/ZnO纳米棒

15.3

39.1

553

Cu/ZnO纳米片

12.0

71.6

结合实验数据,选择Cu/ZnO(填“纳米棒”或“纳米片”)更有利于提高甲醇产率。

(5) 下图为在某催化剂M表面发生反应Ⅱ得到单分子甲醇的反应历程(*表示吸附态),   kJ⋅mol-1(“eV”表示电子伏特,指一个电子的电位差加速后所获得的动能,leVJ,mol-1)。

(6) 对于反应Ⅱ,下列说法正确的是___________。 A. 低温、高压有利于提高转化为甲醇的平衡转化率 B. 增大的初始投料比,有利于提高转化为甲醇的平衡转化率 C. 使用催化剂M生成甲醇的反应历程中,是该反应的决速步 D. 及时分离出水可加快上述反应的反应速率
综合题 普通
3. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨: , 实现了人工固氮。
(1) 该反应的化学平衡常数表达式为
(2) 测得在一定条件下氨的平衡含量如下表。

温度/℃

压强/MPa

氨的平衡含量

200

10

81.5%

550

10

8.25%

①该反应为放热反应,结合表中数据说明理由

②哈伯选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,可能的原因是

(3) 某温度下,将N2和H2按一定比例充入1L恒容容器中,平衡后测得数据如下表:


N2

H2

NH3

平衡时各物质的物质的量/(mol)

1.00

3.00

1.00

①此条件下H2的平衡转化率=。(保留一位小数)

②若平衡后,再向平衡体系中加入N2、H2和NH3各1.00 mol,此时反应向方向(填“正反应”或“逆反应”),结合计算说明理由:

(4) 合成氨生产流程示意图如下。

①流程中,有利于提高原料利用率的措施是;有利于提高单位时间内氨的产率的措施有。(每空至少答出两点)

②“干燥净化”中,有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO,其反应为:   。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理?请提出你的建议:

(5) 实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其他条件不变时,不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下,平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。

①曲线a对应的温度是

②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是

综合题 普通