Question

【題目】“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題，為了減少空氣中的溫室氣體，并且充分利用二氧化碳資源，科學家們設想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。

（1）有科學家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相關熱化學方程式如下：

6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH=-76.0 kJ·mol-1

①上述反應中每生成1 mol Fe3O4，轉移電子的物質的量為_______mol。

②已知：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+113.4kJ·mol-1，則反應：3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。

（2）用氨水捕集煙氣中的CO2生成銨鹽是減少CO2排放的可行措施之一。

①分別用不同pH的吸收劑吸收煙氣中的CO2，CO2脫除效率與吸收劑的pH關系如圖所示，若煙氣中CO2的含量（體積分數）為12％，煙氣通入氨水的流量為0.052 m3·h-1(標準狀況)，用pH為12.81的氨水吸收煙氣30min，脫除的CO2的物質的量最多為____________(精確到0.01)。

②通常情況下溫度升高，CO2脫除效率提高，但高于40℃時，脫除CO2效率降低的主要原因是______________。

（3）一定條件下，Pd-Mg/SiO2催化劑可使CO2“甲烷化”從而變廢為寶，其反應機理如圖所示。

①該反應的化學方程式為______________________；反應過程中碳元素的化合價為-2價的中間體是_________________。

②向一容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃時發生上述反應，達到平衡時各物質的濃度分別為CO2：0.2 mol·L-1、H2：0.8 mol·L-1、CH4：0.8 mol·L-1、H2O：1.6 mol·L-1，CO2的平衡轉化率為_________________；300℃時上述反應的平衡常數K=___________________。

③已知該反應正反應放熱，現有兩個相同的恒容絕熱(與外界無熱量交換)密閉容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2，在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g)，300℃下開始反應。達到平衡時，下列說法正確的是___________________(填字母)。

A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反應速率相同

B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物質的量分數相同

C.容器Ⅰ中CO2的物質的量比容器Ⅱ中的多

D.容器Ⅰ中CO2的轉化率與容器Ⅱ中CH4的轉化率之和小于1

【答案】 2 +18.7kJ·mol-1 0.13mol 碳酸氫銨受熱分解生成二氧化碳，氨水受熱揮發 CO2+4H2CH4+2H2O MgOCH2 80% 25 CD

【解析】（1）考查得失電子的計算、熱化學反應方程式的計算，①根據反應方程式，只有CO2中C的化合價降低，生成1molFe3O4時消耗0.5molCO2，即轉移電子物質的量為0.5×4mol=2mol；②6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ①，C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ②，(①＋②)/2，得出△H=(－76.0＋113.4)/2kJ·mol－1=＋18.7kJ·mol－1；（2）考查化學計算、化學反應控制條件，①pH=12.81，此時的CO2脫除效率為91.6%，脫除CO2的物質的量最多為mol=0.13mol；②氨水受熱易揮發，溫度過高，造成氨水揮發，吸收CO2的量減少，CO2與NH3反應后生成NH4HCO3，NH4HCO3受熱分解，造成CO2脫除效率降低；（3）考查化學平衡的計算、勒夏特列原理，①根據反應機理，整個過程中加入物質是CO2和H2，生成的是CH4和H2O，因此反應方程式為CO2+4H2CH4+2H2O；Mg為＋2價，H為＋1價，O為－2價，因此表現－2價的中間體為MgOCH2；② CO2+4H2CH4+2H2O

平衡： 0.2 0.8 0.8 1.6

變化：0.8 3.2 0.8 1.6

起始：1 4 0 0，CO2的轉化率為0.8/1×100%=80%；根據平衡常數的定義，K==25；③A、正反應是放熱反應，反應I是向正反應方向進行，溫度升高，化學速率快，反應II是向逆反應方向進行，向吸熱反應方向進行，溫度降低，化學反應速率變緩，故A錯誤；B、反應I向正反應方向進行，溫度升高，容器為恒容絕熱，對向正反應方向進行起到抑制，因此兩個容器中CH4的質量分數不同，故B錯誤；C、根據B選項分析，故C正確；D、如果容器是恒溫恒容，則CO2的轉化率與反應II中CH4的轉化率之和為1，因為是恒容絕熱容器，轉化率都要降低，因此兩者轉化率的和小于1，故D正確。

點睛：本題的難點是（3）③，學生沒有注意到容器是恒容絕熱，造成錯選，絕熱是容器與外界無熱量的交換，像A選項，容器I正反應是放熱反應，向正反應方向進行，溫度升高，化學反應速率增大，容器II，是向逆反應方向進行，是向吸熱反應方向進行，溫度降低，化學反應速率變緩，因此平時做題時，讀題要找到重點。

【題型】綜合題
【結束】
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【題目】氫能作為理想的清潔能源之一，已經受到世界各國的普遍關注。氫的存儲是氫能應用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲氫方法有：配位氫化物儲氫、碳質材料儲氫、合金儲氫、多孔材料儲氫等。

請回答下列問題：

（1）氨硼烷( NH3BH3)是一種潛在的儲氫材料，它可由六元環狀化合物(HB=NH)3通過3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3制得。

①B、C、N、O第一電離能由大到小的順序為_____________，CH4、H2O、CO2鍵角由大到小的順序為_________________。

②1個(HB=NH)3分子中有______個σ鍵。與(HB=NH)3互為等電子體的分子為________(填分子式)。

③反應前后碳原子的雜化軌道類型分別為__________、____________。

④氨硼烷在高溫下釋放氫后生成的立方氮化硼晶體具有類似金剛石的結構，但熔點比金剛石低，原因是___________________________。

（2）一種儲氫合金由鎳和鑭(La)組成，其晶胞結構如圖所示。

①Ni 的基態原子核外電子排布式為_______________。

②該晶體的化學式為_______________。

③該晶體的內部具有空隙，且每個晶胞的空隙中儲存6個氫原子比較穩定。已知：a=m pm，c=n pm；標準狀況下氫氣的密度為ρg·cm-3；阿伏加德羅常數的值為NA。若忽略吸氫前后晶胞的體積變化，則該儲氫材料的儲氫能力為______________。 (儲氫能力=)

Answer 1

【答案】 N>O>C>B CO2>CH4>H2O 12 C6H6 sp3 sp B—N鍵的鍵長大于C—C鍵的，鍵能小于C—C鍵的(指出鍵長或鍵能關系均給分) 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 LaNi5 （或）

【解析】（1）考查第一電離能的規律、鍵角的大小、化學鍵數目的判斷、雜化類型的判斷，晶體熔沸點高低的判斷，①同周期從左向右第一電離能增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此第一電離能大小順序是N>O>C>B；CH4的鍵角是109°28′，H2O的鍵角是105°，CO2的鍵角是180°，順序是CO2>CH4>H2O；②成鍵原子間只能形成一個σ鍵，(HB=NH)3為六元環狀化合物，因此1個(HB=NH)3中含有σ鍵個數為12個；根據等電子體的概念以及(HB=NH)3為六元環狀化合物，推出等電子體的分子為C6H6；③反應前C為sp3雜化，反應后碳原子為sp雜化；③立方氮化硼晶體具有類似金剛石的結構，即立方氮化硼晶體為原子晶體，比較原子晶體熔沸點通過鍵長、鍵能考慮，B—N鍵的鍵長大于C—C鍵的，鍵能小于C—C鍵，因此立方氮化硼的熔沸點低于金剛石；（2）考查電子排布式、晶胞的計算，①Ni位于第四周期VIII族，28號元素，Ni的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；②La位于頂點，個數為8×1/8=1，Ni位于面上和體心，個數為8×1/2＋1=5，化學式為LaNi5；③氫氣的質量為g，晶胞的體積為(m×10－10×m×10－10×n×10－10×sin60°)cm3，則儲氫后氫氣的密度為g/cm3，因此儲氫材料故的儲氫能力為（或）。