Question

二氧化碳的捕捉、封存与再利用是实现温室气体减排的重要途径之一。

(1)二氧化碳的电子式为___________。

(2)下列利用二氧化碳的反应中原子利用率达100%的是_____(填序号)。

a．CO₂+2NH₃ CO(NH₂)₂+H₂O    

b．CO₂＋CH₄CH₃COOH

c．CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O

d．

(3)一种正在开发的利用二氧化碳制取甲醇的流程如下：

①反应(Ⅰ)将CO₂和H₂O转化为甲酸常用途径有两种，如下图(a)和 (b)。

图(a)中能量主要转化方式为____，图(b)中发生反应的化学方程式为_____。

②在5L的恒温恒容密闭容器中充入1moLCO和4molH₂，加入催化剂发生反应，测得CO及CH₃OH的物质的量随时间变化如下图所示。

图中第______min(填数字)反应达到平衡，CO在0～4min内的平均反应速率比在4～8min内的快，其原因是______；达到平衡时氢气的浓度为______。

(4)已知断裂(或生成)1mol化学键吸收(或放出)的能量称为键能，反应H₂(g)+ I₂(g)=2HI(g)相关键能数据如下：

化学键	H—I	H—H	I—I
键能/kJ·mol^－^1	298.7	436.0	152.7

则该反应的△H为_________kJ·mol^-1。

(5)氨气可作为脱硝剂，在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH₃，在一定条件下发生反应：6NO(g) + 4NH₃(g) 5N₂(g) +6H₂O(g)。

①能说明该反应已达到平衡状态的标志是_________(不定项选择)。

a．反应速率v( NH₃) =v( N₂)

b．容器内压强不再随时间而发生变化

c．容器内N₂的物质的量分数不再随时间而发生变化

d．容器内n(NO)∶n(NH₃)∶n(N₂)∶n(H₂O) = 6∶4∶5∶6

②某次实验中测得容器内NO及N₂的物质的量随时间变化如下图所示，图中v(正)与v(逆)相等的点为______(选填字母)。

Answer

bd 光能转化成化学能 2CO2+2H2O2HCOOH+ O2 10 0～4 min反应物浓度大 0.5mol·L-1 -8.7 bc cd

【解析】

(1)碳与氧之间形成双键，氧原子和碳原子最外层都为8个电子，二氧化碳的电子式为。 故答案为：；

(2)a．有副产品水生成，原子利用率没有达到100%，故a错误；

b．反应为化合反应，反应物全部转化为生成物，没有其它物质生成，则原子利用率达100%，故b正确；

c．有副产物水生成，原子利用率没有达到100%，故C错误；

d．该反应为聚合反应，原子利用率达到100%，故d正确；

利用二氧化碳的反应中b是化合反应、d是聚合反应原子利用率达100%，故答案为：bd；

(3)图(a)中在光照条件下将CO2和H2O转化为甲酸，能量主要转化方式为光能转化成化学能，图(b)中CO2和H2O生成HCOOH和 O2，发生反应是通电电解阳极生成氧气，阴极生成甲酸，发生反应的化学方程式为2CO2+2H2O2HCOOH+ O2。故答案为：光能转化成化学能；2CO2+2H2O2HCOOH+ O2；

②反应达到平衡状态物质的物质的量不变，图象中10min时反应达到平衡状态，此时CO物质的量0.25mol，变化了1.00mol-0.25mol=0.75mol，甲醇生成了0.75mol，CO在0～4min内的平均反应速率比在4～8min内的快，其原因是随着反应的进行CO的浓度不断变小（或容器内气体的压强不断减小），

达到平衡时氢气的浓度==0.5mol·L－1，平衡时氢气的浓度为0.5mol·L-1。故答案为：10；0～4 min反应物浓度大；0.5mol·L-1；

(4)反应H2(g)+ I2(g)=2HI(g)的△H=436.0kJ·mol-1+152.7kJ·mol-1-298.7kJ·mol-1×2=-8.7kJ·mol-1。故答案为：-8.7；

(5)①a．该反应达到平衡状态时，5v（NH3）正=4v（N2）逆，故a错误；

b．该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，当反应达到平衡状态时，容器内压强不随时间的变化而变化，所以能判断反应是否达到平衡状态，故b正确；

c．容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化说明浓度不在改变，故c正确；

d．物质的量之比不能说明正逆反应速率相等或者浓度不变，故d错误；

故答案为：bc；

②图中a、b点对应的速率关系是反应正向进行，所以图中a、b点对应的速率关系是v（正）＞v（逆），而c、d点达到平衡时ν（正）与ν（逆）相等，cd点物质的量不再改变，故答案为：cd。