Question

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)         △H₁

反应Ⅱ：NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g) (NH₄)₂HCO₃(aq)        △H₂

反应Ⅲ：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g)2(NH₄)₂HCO₃(aq) △H₃

请回答下列问题：

（1）△H₃与△H₁、△H₂之间的关系是：△H₃       。

（2）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，保持其它初始实验条件不变，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：

①△H₃       0(填＞、＝或＜)。

②在T₁～T₂及T₄～T₅二个温度区间，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，将该反应体系温度上升到T₂，并维持该温度。请在图中画出t₁时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。

（3）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                                                            （写出2个）。

（4）下列物质中也可能作为CO₂捕获剂的是     。

A．NH₄Cl                                B．Na₂CO₃

C．HOCH₂CH₂OH                          D．HOCH₂CH₂NH₂

 

Answer 1

【答案】

（1）2△H₂-△H₁  

（2）①<

②T₁-T₂区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应的速率越快，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的捕获。

③

（3）降低温度；增加CO₂浓度（或分压）  

（4）B、D

【解析】

（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）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)。在T₃前反应未建立平衡，无论在什么温度下(NH₄)₂CO₃ (aq)总是捕获CO₂，故c(CO₂)减小。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。

（3）根据平衡移动原理，降低温度或增大c(CO₂)

（4）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^—。

【考点定位】考查热化学方程式书写，化学反应速率、化学平衡移动和化学方程式书写等。