Question

二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一，科学家一般利用NaOH溶液或氨水喷淋“捕捉”空气中的CO₂，用NaOH溶液“捕捉”空气中的CO₂的流程如图1所示．

（1）下列有关该捕捉过程的叙述正确的有______
A．捕捉到的CO₂可制备其它化工产品，减少了温室气体排放
B．“反应分离室”中的反应要吸收大量热
C．整个过程中，只有一种物质可循环利用
D．能耗大是该捕捉技术的一大缺点
（2）一定条件光催化分解CO₂发生反应：2CO₂（g）2CO（g）+O₂（g），该反应的△S______0、△H______0（填“＞”、“＜”、“=”）
（3）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．
①将1mol CO₂和3mol H₂充入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，则达到平衡时反应速率3V_正（H₂）=V_逆（CH₃OH）
B．若为绝热容器，当容器内混合气体的温度恒定时，该反应已达平衡状态
C．从反应开始至达到平衡的过程中，CO和H₂的转化率均相等
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
②若其他条件不变，在恒容、温度T₁时甲醇的物质的量与时间的图象如图2所示．请补充完成温度为T₂（化学平衡常数K（T₁）＞K（T₂））时甲醇的物质的量随时间变化的示意图．
③在一个有催化剂的固定容积的容器中加入1mol CO₂，3mol H₂，在一定温度下充分反应达到平衡，放出热量为a kJ．若在原来的容器中只加入1mol CH₃OH（g）和1mol H₂O（g），在相同温度下充分反应，达到平衡时吸收热量为b kJ．则反应CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g） 的△H=______kJ•mol^-1 （用含a、b的代数式表示）．
（4）在一定温度下以Ag/CeO₂-ZnO为催化剂时甲醇与氧气的比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图3所示．则当n（O₂）/n（CH₃OH）=0.25时，CH₃OH与O₂发生的主要反应方程式为______

Answer

（1）根据题干提供的信息进行分析，要捕捉二氧化碳，可以使用氢氧化钠溶液，碳酸钠溶液能与氢氧化钙溶液反应生成氢氧化钠，故Y是氢氧化钠，碳酸钙高温能分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙．
A．根据造成温室效应的气体考虑；
B．“反应分离室”中的反应为氧化钙与水反应；
C．循环利用必须是既作为反应物，又会在生成物中出现；
D．煅烧石灰石需要消耗能耗；
（2）根据分解反应为吸热反应以及气体增大的反应熵变大于0；
（3）①化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生改变，由此衍生的一些物理量不变，以此判断是否达到平衡状态；
投料比等于化学计量数之比，从反应开始至达到平衡的过程中，各反应物的转化率均相等；根据等效平衡来判断；
②根据温度高，化学反应速率快，到达平衡的时间短，以及温度升高平衡向吸热的方向移动，即逆向移动；
③根据等效平衡来分析，从正向建立平衡时热量的变化和从逆向建立平衡时热量的变化之和等于反应热；
（4）当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛；
【解析】
（1）A．造成的温室效应的主要气体是二氧化碳，捕捉到的CO2可制备其它化工产品，减少了温室气体排放，故A正确；
B．氧化钙与水反应是放热反应，故B错误；
C．在此反应中过程中，氧化钙、和氢氧化钠能重复利用，只有两种物质，故C错误；
D．煅烧石灰石需要消耗能耗，能耗大是该捕捉技术的一大缺点，故D正确；
故选：AD；
（2）分解反应为吸热反应以及气体增大的反应熵变大于0；所以2CO2（g）═2CO（g）+O2（g），该反应的△S＞0、△H＞0，故答案为：＞；＞；
（3）①）①A．若保持恒温，则达到平衡时反应速率V正（H2）=3V逆（CH3OH），能用来判断平衡状态的标志，故A错误；    
B．若为绝热容器，当容器内混合气体的温度恒定时，能用来判断平衡状态的标志，故B正确；
C．因CO2和H2的投料比等于化学计量数之比，从反应开始至达到平衡的过程中，CO和H2的转化率均相等，故C正确；      
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，原平衡逆向移动，n（CH3OH）：n（H2）将升高，故D正确；
故选：BCD；
②温度高，化学反应速率快，到达平衡的时间短，以及温度升高平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，则温度为T2（化学平衡常数K（T1）＞K（T2））时甲醇的物质的量随时间变化的示意图为：，故答案为：；
③从正向建立平衡时热量的变化和从逆向建立平衡时热量的变化之和等于反应热，所以则反应CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）的△H=-（a+b）kJ•mol-1，故答案为：-（a+b）；
（4）当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O22HCHO+2H2O；故答案为：2CH3OH+O22HCHO+2H2O；