Question

(17分)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。

（1）科学家提出由CO₂制取C的太阳能工艺如图所示。

①若“重整系统”发生的反应中=6，则Fe_xO_y的化学式为______________。

②“热分解系统”中每分解l mol Fe_xO_y，转移电子的物质的量为________。

（2）工业上用CO₂和H₂反应合成二甲醚。已知：

①一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____(填代号)。

a．逆反应速率先增大后减小

b．H₂的转化率增大

c．反应物的体积百分含量减小

d．容器中的值变小

②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。

T₁温度下，将6 mol CO₂和12 mol H₂充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率=______；K_A、K_B、K_C三者之间的大小关系为______________。

（3）常温下，用氨水吸收CO₂可得到NH₄HCO₃溶液，在NH₄HCO₃溶液中，c(NH₄⁺)___c(HCO₃^-)(填“>”、“<”或“=”)；反应NH₄⁺+HCO₃^-+H₂ONH₃·H₂O+H₂CO₃的平衡常数K=____。(已知常温下NH₃·H₂O的电离平衡常数K_b=2×10^-5mol·L^-1，H₂CO₃的电离平衡常数K₁=4×10^-7mol·L^-1，K₂=4×10^-11mol·L^-1)

Answer

（1）①Fe3O4。②2mol。

（2）-130.8KJ/mol。①b。②0.18mol/(L·min)；KA=KC＞KB。

（3）＞；1.25×10-3。

【解析】

试题分析：（1）①根据流程知“重整系统”氧化亚铁和二氧化碳反应生成铁的氧化物和碳，当氧化亚铁和二氧化碳的物质的量之比为6时根据原子守恒确定FexOy的化学式为Fe3O4。②“热分解系统”中Fe3O4分解生成氧化亚铁和氧气，每分解l mol Fe3O4生成3molFeO和0.5molO2，转移电子的物质的量为2mol。（2）根据盖斯定律：①×2-②得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3=-130.8KJ/mol。①a．增大生成物的浓度，逆反应速率先增大后减小，平衡逆向移动，错误；b．H2的转化率增大，平衡一定向正反应方向移动，正确；c．减小反应物的浓度，反应物的体积百分含量减小，平衡逆向移动，错误；d．减小二氧化碳的浓度，平衡逆向移动，容器中的值变小，错误，选b。②分析图像知T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡，CO2的转化率为60%，则参加反应的二氧化碳的物质的量为3.6mol，生成二甲醚的物质的量为1.8mol，则0～5 min内的平均反应速率v (CH3OCH3) =1.8mol/(2L×5min)=0.18mol/(L·min)；化学平衡常数的影响因素为温度，合成二甲醚的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，平衡常数减小，则温度：T1＜T2，故KA、KB、KC三者之间的大小关系为KA=KC＞KB。（3）分析题给电离常数知一水合氨的电离程度大于碳酸的一级电离程度，则碳酸氢根的水解程度大于铵离子的水解程度，则NH4HCO3溶液中，c(NH4+)＞c(HCO3-)；反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=Kw/KbK1=1.25×10-3。

考点：考查氧化还原反应，反应热的计算、盖斯定律，化学反应速率和化学平衡及盐类的水解。