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）?（NH₄）₂HCO₃（aq）△H₂
反應(yīng)Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2（NH₄）₂HCO₃（aq）△H₃
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）△H₃與△H₁、△H₂之間的關(guān)系是：△H₃______．
（2）為研究溫度對(duì)（NH₄）₂CO₃捕獲CO₂效率的影響，在某溫度T₁下，將一定量的（NH₄）₂CO₃溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO₂氣體（用氮?dú)庾鳛橄♂寗�，在t時(shí)刻，測(cè)得容器中CO₂氣體的濃度．然后分別在溫度為T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其它初始實(shí)驗(yàn)條件不變，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間測(cè)得CO₂氣體濃度，得到趨勢(shì)圖（見圖1）．則：
①△H₃______0（填＞、=或＜）．
②在T₁～T₂及T₄～T₅二個(gè)溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO₂氣體濃度呈現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢(shì)，其原因是______．
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T₁時(shí)，溶液pH隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線如圖2所示．當(dāng)時(shí)間到達(dá)t₁時(shí)，將該反應(yīng)體系溫度上升到T₂，并維持該溫度．請(qǐng)?jiān)趫D中畫出t₁時(shí)刻后溶液的pH變化總趨勢(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2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】分析：（1）利用蓋斯定律計(jì)算；
（2）①溫度升高，c（CO₂）增大，平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng)（△H₃＜0）；②T₁-T₂區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以CO₂被捕獲的量隨著溫度的升高而提高．T₃-T₄區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以不利于CO₂的捕獲
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T₁時(shí)建立平衡后（由圖2可知：溶液pH不隨時(shí)間變化而變化），迅速上升到T₂并維持溫度不變，平衡逆向移動(dòng)，溶液pH增大，在T₂時(shí)又建立新的平衡；
（3）根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析；
（4）具有堿性的物質(zhì)均能捕獲CO₂．
解答：解：（1）將反應(yīng)Ⅰ倒過(guò)來(lái)書寫：
（NH₄）₂CO₃ （aq）?2NH₃ （l）+H₂O （l）+CO₂ （g）-△H₁
將反應(yīng)Ⅱ×2：
2NH₃ （l）+2H₂O （l）+2CO₂ （g）?2NH₄HCO₃ （aq）    2△H₂
得：（NH₄）₂CO₃ （aq）+H₂O （l）+CO₂ （g）?2NH₄HCO₃ （aq）△H₃=2△H₂-△H₁ ；
故答案為：2△H₂-△H₁；
（2）①由圖1可知：在溫度為T₃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，此后溫度升高，c（CO₂）增大，平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng)△H₃＜0；
②在T₃前反應(yīng)未建立平衡，無(wú)論在什么溫度下（NH₄）₂CO₃ （aq）總是捕獲CO₂，故c（CO₂）減��；
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T₁時(shí)建立平衡后（由圖2可知：溶液pH不隨時(shí)間變化而變化），迅速上升到T₂并維持溫度不變，平衡逆向移動(dòng)，溶液pH增大，在T₂時(shí)又建立新的平衡，圖象應(yīng)為，；
故答案為：①＜；
②T₁-T₂區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)的速率越快，所以CO₂被捕獲的量隨溫度升高而提高．T₄-T₅區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以不利于CO₂的捕獲．
③

（3）根據(jù)平衡移動(dòng)原理，降低溫度或增大c（CO₂），故答案為：降低溫度；增大CO₂濃度
（4）具有堿性的物質(zhì)均能捕獲CO₂，反應(yīng)如下：Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃；HOCH₂CH₂NH₂+CO₂+H₂O=HOCH₂CH₂NH₃⁺ HCO₃^-；故答案為B、D．
點(diǎn)評(píng)：考查熱化學(xué)方程式書寫，化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)和化學(xué)方程式書寫等，題目綜合性較強(qiáng)．