Question

“节能减排”，减少全球温室气体排放，意义十分重大．二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，科学家利用NaOH溶液喷淋“捕捉”空气中的CO₂．
（1）使用过量NaOH溶液吸收CO₂，反应的离子方程式为

 

；若含有3molNaOH的溶液“捕捉”了22.4LCO₂气体（标准状况），则所得溶液中钠与碳元素的物料守恒关系式为

 

（用离子浓度的关系式表示）．
（2）①以CO₂和NH₃为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
试写出NH₃和CO₂合成尿素和液态水的热化学方程式

 

．
②CO₂通过反应可转化为CO，在催化剂作用下CO和H₂反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），某容积可变的密闭容器中充有10molCO与20molH₂，CO的平衡转化率（a）与温度、压强的关系如图所示．
a．若A点表示在某时刻达到的平衡状态，此时容器的容积为VL，则该温度下的平衡常数K=

 

；
平衡状态B点时容器的容积V_B

 

VL．（填“大于”、“小于”或“等于”）
b．若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A

 

t_C（填“＞”、“＜”或“=”）
c．在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是

 

（写出一种即可）．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,热化学方程式,化学反应速率与化学平衡图象的综合应用

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）使用过量NaOH溶液吸收CO₂生成碳酸钠，根据元素守恒判断；
（2）①依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式．
②a．温度不变，平衡常数不变，根据A点温度下的转化率求平衡时各种物质的浓度，依据平衡常数概念计算得到；
B点转化率变大，平衡右移，体积变小；
b．温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短；
c．提高CO的转化率可采取的措施是改变条件促使平衡正向进行．

解答： 解：（1）使用过量NaOH溶液吸收CO₂生成碳酸钠，反应离子方程式为CO₂+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
22.4LCO₂气体（标准状况）的物质的量为1mol，故Na和C元素的物质的量之比为3：1，C在溶液中以碳酸根离子、碳酸氢根离子和碳酸分子的形式存在，故钠与碳元素的物料守恒关系式为c（Na⁺）=3[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）]；
故答案为：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
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
②a．CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初起浓度

10

V

mol/L

20

V

mol/L 0
变化浓度

5

V

mol/L

10

V

mol/L

5

V

mol/L
平衡浓度

5

V

mol/L

10

V

mol/L

5

V

mol/L
平衡常数K=

5 V

5 V ×( 10 V )2

=0.01V²；
B点转化率变大，平衡右移，体积变小，V_B小于VL；
故答案为：0.01V²；小于；
b．温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，C点温度高，达到平衡的时间短；故答案为：＞；
c．反应是气体体积减小的放热反应，提高CO的转化率可采取的措施是降温、加压、分离出甲醇．故答案为：降温、加压、分离出甲醇．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡标志判断，图象分析，影响平衡的因素分析判断，化学平衡移动原理是解题关键，题目难度中等．