Question

【题目】CO2常温下是无色无味的气体，无毒，密度比空气大，固态CO2俗称干冰，常用作制冷剂。二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。丰富的CO2也可以作为新碳源，用于解决当前应用最广泛的碳源枯竭危机。

（1）目前工业上有一种方法是用CO2加氢合成低碳烯烃。现以合成乙烯（C2H4）为例，该过程分两步进行：

第一步：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ·mol-1

第二步：2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=-210.5kJ·mol-1

①CO2加氢合成乙烯的热化学方程式为___；

②在一定条件下的密闭容器中，上述反应达到平衡后，要加快反应速率并提高CO2的转化率，可以采取的措施是___。（填正确答案标号）

A.减小压强

B.增大H2浓度

C.加入合适的催化剂

D.分离出水蒸气

（2）CO2可用来生产燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1

在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=___mol·L-1·min-1；

②下列措施能使平衡体系中增大的是___；（填正确答案标号）

A.升高温度

B.充入He(g)，使体系压强增大

C.再充入1molH2

D.将H2O(g)从体系中分离出去

③当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2，则c2__c2（填“>”“<”或“=”）。

（3）CO2属于温室气体，可以用碱性溶液进行吸收处理。

①用石灰乳吸收CO2可生成难溶电解质CaCO3，其溶度积常数Ksp=2.8×10-9。现有一物质的量浓度为2×10-2mol·L-1的CaCl2溶液，将其与等体积的纯碱溶液混合（忽略体积变化），则生成沉淀所需纯碱溶液的最小浓度为___mol·L-1；

②利用100mL3mol·L-1的NaOH溶液吸收4.48LCO2（标准状况），得到吸收液。该吸收液中离子浓度由大到小排列的顺序为___，将该吸收液加热蒸干，所得固体的成分是__（填化学式）。

Answer 1

【答案】2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.9kJ·mol-1 B 0.225 CD < 5.6×10-7 c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+) Na2CO3

【解析】

（1）①根据盖斯定律，将第一步反应乘以2再加上第二步反应即得到目标方程式的热化学方程式：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.9kJ·mol-1；

②若要加快反应速率，则需要增加反应物浓度或增大压强，若要提高CO2的转化率，则需加入H2或者降低温度，若要符合即加快反应速率有提高CO2的转化率，则需要增加H2的浓度，故选择B；

（2）①反应达平衡时，CO2浓度的减少量为0.75mol/L，故氢气的浓度减少量为2.25mol/L，在此时间内氢气的反应速率v==0.225mol·L-1·min-1；

②若要使得值增大，则需要增加H2的量或者将水从体系中分离出去，故选择CD；

③反应达平衡后再充入一定量的H2，平衡向右一定，H2量减小，但不能减小到原来的状态，故c1<c2；

（3）①CaCO3的溶度积常数Ksp=c(Ca2+)·c(CO32-)=2.810-9，将210-2mol/L CaCl2与未知浓度的纯碱溶液混合得到碳酸钙沉淀，此时溶液中的碳酸根浓度应为=2.810-7mol/L，故需要纯碱溶液的浓度为5.610-7mol/L；

②NaOH吸收CO2后，溶液为NaHCO3和Na2CO3的混合溶液，此时溶液中各离子浓度从大到小为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)；将固体蒸干，原溶液中的碳酸氢根分解为碳酸根，此时固体为碳酸钠固体。