Question

【題目】資源化利用CO2，可以減少溫室氣體排放，還可以獲得燃料或重要的化工產(chǎn)品。回答下列問(wèn)題：

(1)CO2的捕集

①用飽和Na2CO3溶液做吸收劑可“捕集”CO2。寫出“捕集”CO2反應(yīng)的離子方式_____________。

②聚合離子液體是目前廣泛研究的CO2吸附劑。結(jié)合圖像分析聚合離子液體吸附CO2的有利條件是_________________________。

(2)生產(chǎn)尿素：

工業(yè)上以CO2、NH3為原料生產(chǎn)尿素[CO(NH2)2]，該反應(yīng)分為二步進(jìn)行：

第一步：2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H = - 159.5 kJ·mol-1

第二步：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1

①寫出上述合成尿素的熱化學(xué)方程式___________________________。該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式：_________________________。

②某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素，在一定體積的密閉容器中投入4mol NH3和1mol CO2，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示：

已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步反應(yīng)決定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第__________步反應(yīng)決定，總反應(yīng)進(jìn)行到___________min時(shí)到達(dá)平衡

(3)合成乙酸：中國(guó)科學(xué)家首次以CH3OH、CO2和H2為原料高效合成乙酸，其反應(yīng)路徑如圖所示：

①原料中的CH3OH可通過(guò)電解法由CO2制取，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，寫出生成CH3OH的電極反應(yīng)式_______________________。

②根據(jù)圖示，寫出總反應(yīng)的化學(xué)方程___________。

Answer 1

【答案】H2O + CO32- + CO2=2HCO3- 低溫，低流速 2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(s)+ H2O(g)△H= -43kJ·mol-1 K=[H2O]/[NH3]2.[CO2] 二 55 CO2 + 6e- + 6H+ = CH3OH + H2O CH3OH + CO2 + H2CH3COOH + H2O

【解析】

(1)①H2O、CO32－、CO2反應(yīng)生成HCO3－；

②根據(jù)圖知，溫度越低、流速越小吸附量越大；

(2)利用蓋斯定律求解熱化學(xué)方程式；K等于氣體生成物濃度冪之積與氣體反應(yīng)物濃度冪之積的比；

②達(dá)到平衡時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)速率越慢，慢反應(yīng)決定整個(gè)反應(yīng)速率；各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

(3)①電解時(shí)，CO2失電子和H＋反應(yīng)生成CH3CH2OH；

②根據(jù)圖知，反應(yīng)物是CH3CH2OH、CO2和H2，生成物是CH3COOH和水，LiI和Rh作催化劑。

(1)①H2O、CO32－、CO2反應(yīng)生成HCO3－，離子方程式為H2O+CO32－+CO2=2HCO3－；

②根據(jù)圖知，溫度越低、流速越小吸附量越大，所以聚合離子液體吸附CO2的有利條件是低溫，低流速(或25℃，10mL·min-1)；

(2)①將第一步和第二步方程式相加得到方程式2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=(-159.5+116.5)kJ·mol－1=-43kJ·mol－1；化學(xué)平衡常數(shù)K等于氣體生成物濃度冪之積與氣體反應(yīng)物濃度冪之積的比，；

②達(dá)到平衡時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)速率越慢，慢反應(yīng)決定整個(gè)反應(yīng)速率。根據(jù)圖知，第一步的反應(yīng)，的反應(yīng)物NH3和CO2的量迅速達(dá)到定值，說(shuō)明第一步反應(yīng)速率大，第二步反應(yīng)較慢，所以第二步?jīng)Q定整個(gè)反應(yīng)速率；根據(jù)圖知，55min各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

(3)①電解時(shí)，CO2失電子和H＋反應(yīng)生成CH3OH，電極反應(yīng)式為CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O；

②根據(jù)圖知，反應(yīng)物是甲醇、二氧化碳和氫氣，生成物是乙酸和水，LiI和Rh作催化劑，總反應(yīng)方程式為：CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O。