5.
碳是一种生命元素,碳元素的循环对地球环境,从中衍生出来的CO
2可以有许多用途.回答下面问题:
Ⅰ(1)已知温度为T时:
CH
4(g)+2H
2O=CO
2(g)+4H
2(g)△H=+165KJ•mol
CO(g)+H
2O(g)=CO
2(g)+H
2(g)△H=-41KJ•mol
电解得到的CO、H
2在合适催化剂的作用下可以合成CH
4的反应,温度为T时,该反应的热化学方程式为
______
.
(2)在固态金属氧化物电解池中,高温电解H
2O~CO
2混合气体制备H
2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图1所示.请问:X是电源的(填正极或负极)
______
;写出生成H
2的电极反应式:
______
.
Ⅱ以CO
2和NH
3为原料合成尿素是固定和利用CO
2的成功范例.在尿素合成塔中的主要反应(均自发进行)可表示如下:
反应Ⅰ:2NH
3(g)+CO
2(g)⇌NH
2CO
2NH
4(s);△H
1反应Ⅱ:NH
2CO
2NH
4(s)⇌CO(NH
2)
2(s)+H
2O(l);△H
2反应Ⅲ:2NH
3(g)+CO
2(g)⇌CO(NH
2)
2(s)+H
2O(g);△H
3已知:H
2O(g)⇌H
2O(l);△H
4请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的△H
1=
______
(用其他△H表示).
(2)反应Ⅱ的△S
______
0 (填“>”、“=”或“<”).
(3)某研究小组为探究反应Ⅲ影响CO
2转化率的因素,在其它条件一定时,图2为CO
2转化率受温度变化影响的曲线,图3是按不同氨碳比[n(NH
3)/n(CO
2)]投料时CO
2平衡转化率的变化曲线.
当温度高于T℃后,CO
2转化率变化趋势如图2所示,其原因是
______
.
(4)在某恒定温度下,将NH
3和CO
2物质的量之比按2:1充入一体积为10L的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计且只发生反应Ⅰ),经15min达到平衡,各物质浓度的变化曲线如图4所示.
①在上述条件下,反应Ⅰ的平衡常数的值为
______
.
②若保持平衡的温度和体积不变,25min时再向该容器中充入2mol NH
3和1mol CO
2,在40min时重新达到平衡,请在图4中画出25~50min内CO
2的浓度变化趋势曲线.