Question

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（如图1）．
（1）NaOH溶液喷成雾状的目的是

 

．
（2）若使用1.0mol/L 800mL的NaOH溶液吸收11.2L（标准状况）的CO₂，反应的离子方程式为

 

，所得溶液中，n（CO₃^2-）、n（H₂CO₃）、n（H⁺）、n（OH^-）的关系为

 

=0.3mol．
（3）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.49kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+88.0kJ?mol^-1
试写出NH₃和CO₂合成尿素和液态水的热化学方程式

 

．
（4）以CO₂与H₂为原料还可合成液体燃料甲醇（CH₃OH），其反应的化学方程为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．现将1mol CO₂和3mol H₂充入容积为2L的密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是

 

．
A．若保持恒温，当容器中n（CH₃OH）：n（H₂O）为1：1时，该反应已达平衡状态
B．若保持恒温，当容器内气体压强恒定时，该反应已达平衡状态
C．若其他条件不变，实验结果如图2所示（ T₁、T₂均大于300℃），则平衡常数：K（T₁）＜K （T₂）
D．保持温度不变，当反应已达平衡时，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，当达到新平衡时，n（CH₃OH）：n（H₂）将升高
（5）一小块未被氧化的金属钠在CO₂中加热，使其充分反应．
①反应所得固体产物中n （Na）：n （O）=6：7．
②反应所得固体溶于水无气体产生，静置，取上层清液加过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，再滴加酚酞，溶液呈红色．写出CO₂与金属钠反应的化学方程式

 

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Answer 1

考点：酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算,化学平衡状态的判断,物质的量或浓度随时间的变化曲线,钠的化学性质

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）反应物接触面积越大，反应速率越快；
（2）n（NaOH）=1.0mol/L×0.8=0.8mol，n（CO₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，1＜

n(NaOH)

n(CO2)

＜2，根据原子守恒确定产物及其物质的量之间的关系；根据原子守恒和物料守恒计算；
（3）根据盖斯定律计算；
（4）A．无论反应是否达到平衡状态，n（CH₃OH）：n（H₂O）为1：1；
B．当反应前后改变的物理量不变时，该反应达到平衡状态；
C．根据“先拐先平数值大”判断；
D．保持温度不变，当反应已达平衡时，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；
（5）反应所得固体溶于水无气体产生，说明钠没有剩余，且没有过氧化钠生成，取上层清液加过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，说明溶液呈含有碳酸根离子，则固体中含有碳酸钠，碳酸钠和氯化钡溶液反应生成碳酸钡和氯化钠，向反应后溶液中滴加酚酞，溶液呈红色，说明固体中含有钠的氧化物，所以该固体混合物为碳酸钠和氧化钠，根据原子守恒确定钠的化合物，根据反应物、生成物及反应条件结合原子守恒书写方程式．

解答： 解：（1）反应物接触面积越大，反应速率越快，为了增大气液反应物的接触面积，既加速反应又提高CO₂的吸收率，故答案为：增大气液反应物的接触面积，既加速反应又提高CO₂的吸收率；
（2）n（NaOH）=1.0mol/L×0.8=0.8mol，n（CO₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，1＜

n(NaOH)

n(CO2)

＜2，设n（Na₂CO₃）为x，n（NaHCO₃）为y，根据原子守恒得

2x+y=0.8 x+y=0.5

解得

x=0.3 y=0.2

，所以该反应方程式为：5CO₂+8OH^-=2HCO₃^-+3CO₃^2-+3H₂O，根据物料守恒得n（Na⁺）=0.8mol，n（CO₃^2-）+n（H₂CO₃）+n（HCO₃^-）=0.5mol，
根据电荷守恒得n（Na⁺）+n（H⁺）=2n（CO₃^2-）+n（OH^-）+n（HCO₃^-），所以得n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）=0.3 mol，
故答案为：5CO₂+8OH^-=2HCO₃^-+3CO₃^2-+3H₂O；n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）；
（3）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.49kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+88.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算①+②-③得：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98 kJ?mol^-1，
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98 kJ?mol^-1；
（4）A．若保持恒温，无论该反应是否达到平衡状态，容器中n（CH₃OH）：n（H₂O）始终为1：1，所以不能据此判断平衡状态，故错误；
B．该反应是反应气体体积减小的反应，若保持恒温，当容器内气体压强恒定时，该反应已达平衡状态，故正确；
C．根据“先拐先平数值大”知T₁＜T₂，升高温度，甲醇的物质的量减小，则平衡向逆反应发现移动，所以平衡常数：K（T₁）＞K （T₂），故错误；
D．保持温度不变，当反应已达平衡时，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，且反应物的转化为大于原来平衡转化率，所以当达到新平衡时，n（CH₃OH）：n（H₂）将升高，故正确；
故选BD；
（5）反应所得固体溶于水无气体产生，说明钠没有剩余，且没有过氧化钠生成，取上层清液加过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，说明溶液呈含有碳酸根离子，则固体中含有碳酸钠，碳酸钠和氯化钡溶液反应生成碳酸钡和氯化钠，向反应后溶液中滴加酚酞，溶液呈红色，说明固体中含有钠的氧化物，所以该固体混合物为碳酸钠和氧化钠；
设n（Na₂O）=amol，n（Na₂CO₃）=bmol
根据n （Na）：n （O）=6：7得，2（a+b）：（a+3b）=6：7，a：b=1：2，再结合原子守恒、转移电子守恒得该反应方程式为：12Na+7CO₂

△   .

2Na₂O+4Na₂CO₃+3C，
故答案为：12Na+7CO₂

△   .

2Na₂O+4Na₂CO₃+3C．

点评：本题考查了氧化还原反应、盖斯定律、化学平衡等知识点，根据氧化还原反应实质、盖斯定律内涵、化学平衡的判断方法等知识点来分析解答，这些知识点都是高考热点，常常出现在大型综合题中，注意结合守恒思想分析解答问题，题目难度中等．