资源化利用CO2,不仅可以减少温室气体的排放,还可以获得燃料或重要的化工产品。回答下列问题。
(1)理论研究表明,在101kPa和298K下,HCN(g)⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示:计算可得HCN(g)⇌HNC(g)ΔH=+59.3+59.3kJ/mol。HCN与HNC稳定性较强的是 HCNHCN。
(2)聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。结合如图分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是 2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ•mol-12NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ•mol-1。
(3)生产尿素:
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],该反应分为二步进行:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(s)△H=-159.5kJ•mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ•mol-1
①写出上述合成尿素的热化学方程式 2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ•mol-12NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ•mol-1。
②某实验小组模拟工业上合成尿素,在一定体积的密闭容器中投入4molNH3和1molCO2,实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如图所示:

已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的快慢由第 二二步反应决定,总反应进行到 5555min时到达平衡。
(4)合成乙酸:
中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合成乙酸,其反应路径如图所示:

①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式 CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2OCO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。
②根据图示,写出总反应的化学方程式 CH3OH+CO2+H2 催化剂 CH3COOH+H2OCH3OH+CO2+H2 催化剂 CH3COOH+H2O。
催化剂
催化剂
【答案】+59.3;HCN;2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ•mol-1;2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-43kJ•mol-1;二;55;CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O;CH3OH+CO2+H2 CH3COOH+H2O
催化剂
【解答】
【点评】
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(1)图1的四个过程中能量转化形式有
A.2种 B.3种 C.4种 D.4种以上
(2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
(4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
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