Question

科學(xué)家致力于二氧化碳的“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù)的研究，把過(guò)多二氧化碳轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)。

(1)如果將CO₂和H₂以1∶4的比例混合，通入反應(yīng)器，在適當(dāng)?shù)臈l件下反應(yīng)，可獲得一種重要的能源。請(qǐng)完成化學(xué)方程式：CO₂+4H₂_________+2H₂O。

(2)若將CO₂和H₂以1∶3的比例混合，使之發(fā)生反應(yīng)生成某種重要的化工原料和水，則生成的該重要化工原料可能是

A.烷烴                B.烯烴              C.炔烴               D.芳香烴

(3)已知在443 K—473 K時(shí)，用鈷(Co)作催化劑可使CO₂和H₂生成C₅—C₈的烷烴，這是人工合成汽油的方法之一。要達(dá)到該汽油的要求，CO₂和H₂的體積比的取值范圍是V(H₂)：V(CO₂)：_________________________________________________________________。

(4)已知在一定條件下，合成尿素的反應(yīng)為：CO₂(g)+2NH₃(g)CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g);ΔH=-127 kJ/mol，在該條件下，將44 g CO₂與40 g NH₃充分混合，反應(yīng)放出的熱量一定___________(填“大于”“小于”或“等于”)127 kJ。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)工業(yè)合成尿素的條件___________。

Answer 1

解析：(1)由原子守恒可得出生成的另一物質(zhì)為CH₄：

(2)當(dāng)CO₂和H₂以1∶3的比例混合，且產(chǎn)物中有水生成，可得反應(yīng)方程式CO₂+3H₂_________+_________H₂O，再由氧原子守恒，則H₂O的系數(shù)為2，最后得出生成的化工原料為CH₂，當(dāng)按照1∶3的比例調(diào)節(jié)CO₂和H₂的物質(zhì)的量時(shí)，便可得到乙稀、丙稀、丁稀等一系列的烯烴，所以選B。

(3)運(yùn)用極端假設(shè)法：

    當(dāng)生成5個(gè)碳的烷烴時(shí)，即C₅H₁₂，可得反應(yīng)5CO₂+16H₂C₅H₁₂+10H₂O，此時(shí)V(H₂)：V(CO₂)=16/5，取值最大；

    當(dāng)生成8個(gè)碳的烷烴時(shí)，即C₈H₁₈，可得反應(yīng)8CO₂+25H₂C₈H₁₈+16H₂O，此時(shí)V(H₂)：

V(CO₂)=25/8，取值最小。

    所以25/8≤V(H₂)：V(CO₂)≤16/5。

(4)理論上44 g CO₂與34 g NH₃恰好完全反應(yīng)，而實(shí)際有44 g CO₂與40 g NH₃，NH₃過(guò)量，但此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，無(wú)論如何都不能完全轉(zhuǎn)化，所以應(yīng)小于127 kJ。再聯(lián)想合成氨工業(yè)，結(jié)合CO₂(g)+2NH₃(g)CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)的特點(diǎn)，運(yùn)用勒沙特列原理得出工業(yè)合成尿素的條件為：適當(dāng)溫度、高壓、催化劑。

答案：(1)CH₄  (2)B  (3)25/8≤V(H₂):V(CO₂)≤16/5  (4)小于  適當(dāng)溫度、高壓、催化劑