Question

“節(jié)能減排”，減少全球溫室氣體排放，意義十分重大．二氧化碳的捕捉與封存是實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一，科學(xué)家利用NaOH溶液噴淋“捕捉”空氣中的CO₂．
（1）使用過量NaOH溶液吸收CO₂，反應(yīng)的離子方程式為

 

；若含有3molNaOH的溶液“捕捉”了22.4LCO₂氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則所得溶液中鈉與碳元素的物料守恒關(guān)系式為

 

（用離子濃度的關(guān)系式表示）．
（2）①以CO₂和NH₃為原料可合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]．
已知：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（S）+H₂O（g）△H=+72.49kJ?mol^-1H₂O（1）═H₂O（g）△H=+44.0kJ?mol^-1
試寫出NH₃和CO₂合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式

 

．
②CO₂通過反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為CO，在催化劑作用下CO和H₂反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），某容積可變的密閉容器中充有10molCO與20molH₂，CO的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．
a．若A點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平衡狀態(tài)，此時(shí)容器的容積為VL，則該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

；
平衡狀態(tài)B點(diǎn)時(shí)容器的容積V_B

 

VL．（填“大于”、“小于”或“等于”）
b．若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài)，則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間t_A

 

t_C（填“＞”、“＜”或“=”）
c．在不改變反應(yīng)物用量的情況下，為提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是

 

（寫出一種即可）．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,熱化學(xué)方程式,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)用

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）使用過量NaOH溶液吸收CO₂生成碳酸鈉，根據(jù)元素守恒判斷；
（2）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式．
②a．溫度不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)A點(diǎn)溫度下的轉(zhuǎn)化率求平衡時(shí)各種物質(zhì)的濃度，依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；
B點(diǎn)轉(zhuǎn)化率變大，平衡右移，體積變��；
b．溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時(shí)間越短；
c．提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是改變條件促使平衡正向進(jìn)行．

解答： 解：（1）使用過量NaOH溶液吸收CO₂生成碳酸鈉，反應(yīng)離子方程式為CO₂+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
22.4LCO₂氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量為1mol，故Na和C元素的物質(zhì)的量之比為3：1，C在溶液中以碳酸根離子、碳酸氫根離子和碳酸分子的形式存在，故鈉與碳元素的物料守恒關(guān)系式為c（Na⁺）=3[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）]；
故答案為：CO₂+OH^-=CO₃^2-+H₂O；c（Na⁺）=3[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）]；
（2）①已知2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1 ①
NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（S）+H₂O（g）△H=+72.49kJ?mol^-1 ②
H₂O（1）═H₂O（g）△H=+44.0kJ?mol^-1 ③
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
②a．CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初起濃度

10

V

mol/L

20

V

mol/L 0
變化濃度

5

V

mol/L

10

V

mol/L

5

V

mol/L
平衡濃度

5

V

mol/L

10

V

mol/L

5

V

mol/L
平衡常數(shù)K=

5 V

5 V ×( 10 V )2

=0.01V²；
B點(diǎn)轉(zhuǎn)化率變大，平衡右移，體積變小，V_B小于VL；
故答案為：0.01V²；小于；
b．溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時(shí)間越短，C點(diǎn)溫度高，達(dá)到平衡的時(shí)間短；故答案為：＞；
c．反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是降溫、加壓、分離出甲醇．故答案為：降溫、加壓、分離出甲醇．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡標(biāo)志判斷，圖象分析，影響平衡的因素分析判斷，化學(xué)平衡移動(dòng)原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．