Question

（14分）捕碳技术(主要指捕获CO₂)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH₃和(NH₄)₂CO₃已经被用作工业捕碳剂，它们与CO₂可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g)  (NH₄)₂CO₃(aq)            ΔH₁
反应Ⅱ：NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g) NH₄HCO₃(aq)               ΔH₂
反应Ⅲ：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g) 2NH₄HCO₃(aq)    ΔH₃
请回答下列问题：
(1)ΔH₃与ΔH₁、ΔH₂之间的关系是：ΔH₃＝            。
(2) 反应Ⅲ的化学平衡常数表达式为                      。
(3)为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂效率的影响，在某温度T₁下，将一定量的(NH₄)₂CO₃溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO₂气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO₂气体的浓度。然后分别在温度为T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO₂气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：
①ΔH₃       0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
②在T₁～T₂及T₄～T₅两个温度区间，容器内CO₂气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是   
                     。
③反应Ⅲ在温度为T₁时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t₁时，将该反应体系温度迅速上升到T₂，并维持该温度。请在该图中画出t₁时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
  
图1                               图2
(4)利用反应Ⅲ捕获CO₂，在(NH₄)₂CO₃初始浓度和体积确定的情况下，提高CO₂吸收量的措施有   
   。
(5)下列物质中也可以作为CO₂捕获剂的是       。

A．NH4Cl

B．Na2CO3

C．HOCH2CH2OH

D．HOCH2CH2NH2

Answer 1

(1)2ΔH₂－ΔH₁     (2)  K＝c² (NH₄HCO₃) /｛c [(NH₄)₂CO₃)]·c(CO₂)｝
(3)①＜  　②T₁～T₂区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO₂被捕获的量随温度升高而提高。T₄～T₅区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO₂捕获
③ (4)降低温度，增加CO₂浓度(或分压)     (5)BD

试题分析：（1）将反应Ⅰ倒过来书写：（NH₄）₂CO₃（aq）2NH₃（l）+H₂O （l）+CO₂（g）-△H₁，将反应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 。
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此反应Ⅲ的化学平衡常数表达式为K＝c² (NH₄HCO₃) /｛c [(NH₄)₂CO₃)]·c(CO₂)｝。
（3）①由图1可知：在温度为T₃时反应达平衡，此后温度升高，c（CO₂）增大，平衡逆向移动，说明反应Ⅲ是放热反应△H₃＜0。
②T₁～T₂区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO₂被捕获的量随温度升高而提高。T₄～T₅区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO₂捕获。
③反应Ⅲ在温度为T₁时建立平衡后（由图2可知：溶液pH不随时间变化而变化），迅速上升到T₂并维持温度不变，平衡逆向移动，溶液pH增大，在T₂时又建立新的平衡，图象应为，。
（4）根据平衡移动原理，降低温度或增大c（CO₂）。
（5）具有碱性的物质均能捕获CO₂，反应如下：Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃；HOCH₂CH₂NH₂+CO₂+H₂O＝HOCH₂CH₂NH₃⁺+HCO₃^-；故答案为B、D。