Question

捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑，它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)(NH4)2CO3 (aq)??????????? △H1

反應(yīng)Ⅱ：NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)NH4HCO3 (aq)????????????? △H2

反應(yīng)Ⅲ：(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)2NH4HCO3 (aq)???? △H3

請(qǐng)回答下列問題：

（1）△H1與△H2、△H3之間的關(guān)系是：△H3=?????????????????? 。

（2）為研究溫度對(duì)(NH4)2CO3捕獲CO2氣體效率的影響，在溫度為T1 、T2、T3、T4、T5的條件下，將等體積等濃度的(NH4)2CO3溶液分別置于等體積的密閉容器中，并充入等量的CO2氣體，經(jīng)過相同時(shí)間測得容器中CO2氣體的濃度，得趨勢(shì)圖（下圖1）。則：

①△H3______0? (填“＞”、“=”或“＜”)。

②溫度高于T3，不利于CO2的捕獲，原因是?????????????????????????????????????? 。

③反應(yīng)Ⅲ在溫度為K1時(shí)，溶液pH隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線如下圖2所示。當(dāng)時(shí)間到達(dá)t1時(shí)，將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到K2，并維持該溫度。請(qǐng)?jiān)谠搱D中畫出t1時(shí)刻后溶液的pH變化趨勢(shì)曲線。

（3）利用反應(yīng)Ⅲ捕獲CO2，在(NH4)2CO3初始濃度和體積確定的情況下，提高CO2吸收量的措施有（寫出1個(gè)）??????????????????????????? 。

（4）下列物質(zhì)中也可能作為CO2捕獲劑的是???????? 。

A．NH4Cl?????? B．Na2CO3?????? C．HOCH2CH2OH?????? D．HOCH2CH2NH2

 

Answer 1

【答案】

（1）2△H2—△H1?????? （3分）

（2）①? ＜?? （3分）

②T3時(shí)，化學(xué)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度高于T3，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以不利于CO2的捕獲。??? （3分）?

③（3分）如圖

（3）降低溫度（或增加CO2濃度或壓強(qiáng))??? （2分）

（4）BD? （2分，選對(duì)1個(gè)得1分，錯(cuò)選1個(gè)得0分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)已知方程式和蓋斯定律，反應(yīng)III的方程式可由②×2—①得，所以△H3 =2△H2—△H1 。

（2）①圖1表示的是反應(yīng)物CO2的濃度隨著反應(yīng)溫度的升高而呈現(xiàn)出的先下降后上升的趨勢(shì)。由于溫度不同反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間不同，溫度升高反應(yīng)速率增大，所以達(dá)到平衡的的時(shí)間縮短。因此在該測定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，部分達(dá)到平衡部分未達(dá)到平衡。圖中溫度高于T3 時(shí)，CO2的濃度開始上升，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡，再升高溫度反應(yīng)逆向移動(dòng)導(dǎo)致反應(yīng)物CO2的濃度增大。溫度升高是反應(yīng)逆向移動(dòng)，說明該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H3<0。

②根據(jù)上述分析，T3 時(shí)，在該測定時(shí)間內(nèi)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度高于T3，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以不利于CO2的捕獲。?

③圖2可以看出，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的PH值逐漸下降，平衡時(shí)趨于不變。由此可以得出正反應(yīng)會(huì)使PH值降低，若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則PH升高。所以若反應(yīng)時(shí)間到達(dá)t1時(shí)升高溫度，則反應(yīng)的化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，溶液的PH值會(huì)升高，重新達(dá)到平衡后PH值趨于不變，該圖像如圖所示。

（3）據(jù)上述分析，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以可以適當(dāng)降低溫度，是平衡你正向移動(dòng)，提高CO2的吸收量。而CO2是反應(yīng)中唯一的氣體，也可以通過增大壓強(qiáng)或是CO2氣體濃度使平衡正向移動(dòng)從而增大CO2的吸收量。

（4）要能做CO2的捕獲劑，則要能夠和CO2反應(yīng)，所以選項(xiàng)中可以和CO2反應(yīng)的物質(zhì)只能選BD。

考點(diǎn)：本題考查的是反應(yīng)原理知識(shí)，主要以反應(yīng)與能量、化學(xué)平衡影響因素和平衡移動(dòng)原理為知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考察。