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解答题-原理综合题 适中0.65 引用3 组卷367
“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题,为了减少空气中的温室气体,并且充分利用二氧化碳资源,科学家们设想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。
(1)有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相关热化学方程式如下:
6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=-76.0kJ·mol-1
①上述反应中每生成1molFe3O4,转移电子的物质的量为_______mol。
②已知:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1,则反应:3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)的△H=__________
(2)用氨水捕集烟气中的CO2生成铵盐是减少CO2排放的可行措施之一。
①分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2,CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图所示,若烟气中CO2的含量(体积分数)为12%,烟气通入氨水的流量为0.052 m3·h-1(标准状况),用pH为12.81的氨水吸收烟气30min,脱除的CO2的物质的量最多为____________(精确到0.01)。
   
②通常情况下温度升高,CO2脱除效率提高,但高于40℃时,脱除CO2效率降低的主要原因是______________
(3)一定条件下,Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝,其反应机理如图所示,回答下列问题:
   
       该反应的化学方程式为________________;反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是_________
       向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2:0.2mol·L-1、H2:0.8mol·L-1、CH4:0.8mol·L-1、H2O:1.6mol·L-1,CO2的平衡转化率为_________________;300℃时上述反应的平衡常数K=___________________
③已知该反应正反应放热,现有两个相同恒容绝热(与外界无热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2,在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g),300℃下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是________(填字母):
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数相同
C.容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1。
2018·河南·一模
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“低碳经济”是科学家研究的主要课题之一,他们设想了一系列捕捉和封存CO2的方法。
(1)Bosch反应:CO2(g) + 2H2(g) C(s) + 2H2O(g) ΔH
已知CO2(g) 和H2O(g)的生成焓分别为-394kJ/mol和-242kJ/mol(生成焓是指由单质生成1mol该物质所产生的焓变)。则Bosch反应的ΔH=_______
(2)在Pd-Mg/SiO2催化下,以CO2和H2为原料完成Sabatier反应的机理如图所示,则Sabatier反应的化学方程式为_______

(3)用氨水捕捉烟气中的CO2生成NH4HCO3
①通常情况下,控制反应温度在35℃ ~40℃范围内的原因是_______
②分别用不同pH的吸收剂吸收烟气,CO2的脱除效率与pH的关系如图:

若烟气中CO2含量为12%(体积分数),通入氨水的烟气流速为0.0448m3/h(标准状况下),用pH为10的氨水吸收烟气30min,脱除CO2的物质的量最多为_______
(4)有科学家提出可利用FeO吸收CO2:6FeO(s) +CO2(g) 2Fe3O4(s) +C(s) K1 (平衡常数)
①对该反应的描述正确的是____
a. 生成1mol Fe3O4时电子转移总数为2NA
b. 压缩容器体积,可增大CO2的转化率,c(CO2)减小
c. 恒温恒容下,气体的密度不变可作为平衡的标志
d. 恒温恒压下,气体摩尔质量不变可作为平衡的标志
②若 C(s) + 2H2O(g) CO2(g) +2 H2(g) K2 (平衡常数),则:3FeO(s) + H2O(g) Fe3O4(s) + H2(g) 的平衡常数K=_______(含K1和K2的代数式)。
(5)已知:Ksp(FeS)=6.3×10-18,工业上可通过反应 FeS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Fe2+(aq) 除掉溶液中的Cu2+,若该反应的平衡常数K=1.0×1018,则Ksp(CuS)=_______
资源化利用CO2不仅可以减少温室气体的排放,还可以重新获得燃料或重要工业产品。
(1)有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相关热化学方程式为:6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) H=-76.0kJ/mol,该反应中每生成1mol Fe3O4,转移电子的数目为_______
(2)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应为:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol/L,H2 0.8 mol/L,CH4 0.8 mol/L,H2O 1.6 mol/L。起始充入CO2和H2的物质的量分别为______________。CO2的平衡转化率为_______
②现有两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1mol CO2和4molH2,在Ⅱ中充入1mol CH4和2molH2O(g),300℃开始反应,达到平衡时,下列说法正确的是_____ (填字母)。
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同   B.容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多D.容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1
(3)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示:

①上述生产过程的能量转化方式是______________
②上述电解反应在温度小于900℃时进行,碳酸钙分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阳极电极反应式为_______,阴极电极反应式为_______

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