捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)(NH4)2CO3 (aq) △H1
反应Ⅱ:NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)NH4HCO3 (aq) △H2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)2NH4HCO3 (aq) △H3
请回答下列问题:
(1)△H1与△H2、△H3之间的关系是:△H3= 。
(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2气体效率的影响,在温度为T1、T2、T3、T4、T5的条件下,将等体积等浓度的(NH4)2CO3溶液分别置于等体积的密闭容器中,并充入等量的CO2气体,经过相同时间测得容器中CO2气体的浓度,得趋势图(下图1)。则:
①△H3______0 (填“>”、“=”或“<”)。
②温度高于T3,不利于CO2的捕获,原因是 。
③反应Ⅲ在温度为K1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如下图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度迅速上升到K2,并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化趋势曲线。
|
(1)2△H2—△H1 (3分)
(2)① < (3分)
②T3时,化学反应到达平衡状态。由于正反应是放热反应,当温度高于T3,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,所以不利于CO2的捕获。 (3分)
③(3分)如图
(3)降低温度(或增加CO2浓度或压强) (2分)
(4)BD (2分,选对1个得1分,错选1个得0分)
解析试题分析:(1)根据已知方程式和盖斯定律,反应III的方程式可由②×2—①得,所以△H3 =2△H2—△H1 。
(2)①图1表示的是反应物CO2的浓度随着反应温度的升高而呈现出的先下降后上升的趋势。由于温度不同反应达到平衡的时间不同,温度升高反应速率增大,所以达到平衡的的时间缩短。因此在该测定的反应时间内,部分达到平衡部分未达到平衡。图中温度高于T3 时,CO2的浓度开始上升,说明反应已达到平衡,再升高温度反应逆向移动导致反应物CO2的浓度增大。温度升高是反应逆向移动,说明该正反应为放热反应,△H3<0。
②根据上述分析,T3 时,在该测定时间内反应已经达到平衡状态,由于正反应是放热反应,当温度高于T3,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,所以不利于CO2的捕获。
③图2可以看出,随着反应的进行,溶液的PH值逐渐下降,平衡时趋于不变。由此可以得出正反应会使PH值降低,若反应逆向进行,则PH升高。所以若反应时间到达t1时升高温度,则反应的化学平衡逆向移动,溶液的PH值会升高,重新达到平衡后PH值趋于不变,该图像如图所示。
(3)据上述分析,正反应是放热反应,所以可以适当降低温度,是平衡你正向移动,提高CO2的吸收量。而CO2是反应中唯一的气体,也可以通过增大压强或是CO2气体浓度使平衡正向移动从而增大CO2的吸收量。
(4)要能做CO2的捕获剂,则要能够和CO2反应,所以选项中可以和CO2反应的物质只能选BD。
考点:本题考查的是反应原理知识,主要以反应与能量、化学平衡影响因素和平衡移动原理为知识点进行考察。
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
2013年以来,全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中,冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
(1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g) △H=+179.5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g) △H=-759.8 kJ/mol
下图是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a= 。
(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | CO | H2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 2.4 | 1.6 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 1.6 | 0.4 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
氨是重要的化工产品和化工原料。
(1)氨的电子式是 。
(2)已知:
①合成氨的热化学方程式是 。
②降低温度,该反应的化学平衡常数K .(填“增大”、“减小’’或“不变”)。
(3)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图l所示。
电池正极的电极反应式是 ,A是 。
(4)用氨合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+ H2O(g)。工业生产时,原料气带有水蒸气。图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是 。
②测得B点氨的转化率为40%,则x1 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为
。
(2)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的影响。
实验结果如图所示:
(图中T表示温度,n表示物质的量)
①图像中T2和T1的关系是:T2 T1(填“高于”“低于”“等于”“无法确定”)
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2 的转化率最高的是(填字母)。 。
③若容器容积为1L,在起始体系中加入1mol N2 ,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此 条件下(T2),反应的平衡常数K= 。保持容器体积不变,再向容器中加入1mol N2,3mol H2反应达到平衡时,氢气的转化率将
(填“增大”、“减”或“不变”)。
(3)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。
①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0下表为反应在T1温度下的部分实验数据
t/s | 0 | 50 | 100 |
c(N2O5)/mol·L—1 | 5.0 | 3.5 | 2.4 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量液态双氧水反应,生成水蒸气和氮气,放出256.652 kJ的热量。
(1)反应的热化学方程式为 _________________________。
(2)已知H2O(l)H2O(g) ΔH="+44" kJ·mol-1则16 g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是 kJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是
___________________________________。
(4)发射卫星可用肼为燃料,二氧化氮作氧化剂,两者反应生成氮气和水蒸气。已知:
N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH="+67.7" kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH="-534" kJ·mol-1
肼和二氧化氮反应的热化学方程式为 __________________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
已知化学能与其他形式的能可以相互转化。填写下表的空白:
化学反应方程式(例子) | 能量转化形式 |
① | 由化学能转化为热能 |
②Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O | |
③CaCO3CaO+CO2↑ | |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
作为国家正在实施的“西气东输”工程终点站——上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构,这对解决城市环境污染意义重大。
(1)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气,浦东新区居民
开始使用东海天然气作为民用燃料,管道煤气的主要成分是CO、H2和少量
烃类,天然气的主要成分是CH4,它们燃烧的化学方程式为:
2CO+O2 2CO2 2H2+O22H2O CH4+2O2CO2+2H2O
根据以上化学方程式判断:燃烧相同体积的管道煤气和天然气,消耗空气体积较大的是 ,因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气,灶具的改进方法是 进风口(填“增大”或“减小”),如不作改进可能产生的不良结果是 。
(2)管道煤气中含有的烃类,除甲烷外,还有少量乙烷、丙烷、丁烷等,它们的某些性质如下:
| 乙烷 | 丙烷 | 丁烷 |
熔点/℃ | -183.3 | -189.7 | -138.4 |
沸点/℃ | -88.6 | -42.1 | -0.5 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
碳和硅属于同主族元素,在生活生产中有着广泛的用途。
(1)甲烷可用作燃料电池,将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池,通入CH4的一极,其电极反应式是 ;
CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染,有望解决汽车尾气污染问题,反应如下:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
则NO2被甲烷还原为N2的热化学方程式为_____________________________________
(2)已知H2CO3 HCO3-+ H+ Ka1(H2CO3)=4.45×10-7
HCO3-CO32-+H+ Ka2(HCO3-)=5.61×10-11
HAH++A- Ka(HA)=2.95×10-8
请依据以上电离平衡常数,写出少量CO2通入到NaA溶液中的离子方程式
___________________________。
(3) 在T温度时,将1.0molCO2和3.0molH2充入2L密闭恒容器中,可发生反应的方程式为CO2 (g) + 3H2(g) CH3OH(g) + 2H2O(g) 。充分反应达到平衡后,若容器内的压强与起始压强之比为a :1,则CO2转 化率为______,当a=0.875时,该条件下此反应的平衡常数为_______________(用分数表示)。
(4)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英(SiO2)与焦炭在高温的氮气流中反应生成,已知该反应的平衡常数表达式K=[c(CO)]6/[c(N2)]2,若已知CO生成速率为v(CO)=6mol·L-1·min-1,则N2消耗速率为v(N2)= ;该反应的化学方程式为________________________________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
化学键 | Si—O | Si—Cl | H—H | H—Cl | Si—Si | Si—C |
键能/kJ·mol-1 | 460 | 360 | 436 | 431 | 176 | 347 |
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