Question

甲醇是一种可再生的绿色能源，是一种温室气体，都是重要的化工原料。

(1)已知CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(1)；ΔH=-129kJ·mol⁻¹，该反应的ΔS_________(填“>”或“<”)0。

(2)向温度不同容积均为1L的a、b、c、d、e五个恒容密闭容器中各充入3molCO₂、7molH₂的混合气体，控制适当条件使其同时发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH=QkJ·mol⁻¹，反应过程中维持各容器温度不变，测得t₁时刻各容器中H₂O的体积分数ȹ(H₂O)如图所示。

①Q_______(填“>”或“<”)0，五个容器中肯定处于非平衡状态的是_________。

②t₁时刻时，容器a中正反应速率________(填“大于”“小于”或“等于”)容器e中正反应速率；

③T_d℃时，该反应的平衡常数K=__________；

④欲提高H₂的转化率，可采取的措施有______________________，(写出两种)；

(3)碳捕捉技术的应用既可降低碳排放也可得到重要的化工产品．

①请写出CO₂的电子式_______________________________。

②NaOH溶液是常用的碳捕捉剂，若某次捕捉后得到的溶液中c(NaHCO₃)∶c(Na₂CO₃)=1∶1，则所得溶液的离子浓度的大小关系是____________。

③在清除锅炉水垢的过程中，需要用Na₂CO₃将水垢中的CaSO₄转化为CaCO₃，将微溶的CaSO₄难溶性的CaCO₃的理由是____________________________________。

Answer

< < a、b 小于 4 降低温度、增大二氧化碳的量、增大压强 c(Na+)> c(HCO)>c(CO)> c(OHˉ)>c(H+) CaSO4难溶于酸，而CaCO3易溶于酸中

【解析】

(2)图示各点表示t1时刻各容器中H2O的体积分数ȹ(H2O)，据图可知c点之前随温度上升H2O的体积分数增大，c点之后随温度的上升减小，说明在c点之前a、b两点在t1时刻时反应还未达到平衡，c点之后的d、e二点反应达到平衡；且随温度升高，平衡时水的体积分数减小，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应。

(1)该反应是气体减少的反应，所以ΔS<0；

(2)①根据分析可知该反应正反应为放热反应，焓变小于零，所Q<0；五个容器中肯定处于非平衡状态的是a、b；

②容器a中温度小于容器e中的温度，两容器中水的体积分数相差不大，所以速率主要受温度影响，则容器a中正反应速率小于容器e中正反应速率；

③初始投料为3molCO2、7molH2，设平衡时转化的CO2为x，容器体积为1L，列三段式有：

该温度下平衡时H2O的体积分数为，则有，解得x=2，所以平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为1mol/L、1mol/L、2mol/L、2mol/L，平衡常数K==4；

④该反应为体积减小的放热反应，所以欲提高H2的转化率，可以降低温度或者增大二氧化碳的量或者增大压强；

(3)①CO2为共价化合物，其电子式为；

②溶液中c(NaHCO3)∶c(Na2CO3)=1∶1，钠离子不发生水解，所以c(Na+)最大，碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，所以c(HCO)>c(CO)，碳酸根和碳酸氢根的水解使溶液显碱性，所以c(OHˉ)>c(H+)，水解是微弱的，则溶液中c(Na+)> c(HCO)>c(CO)> c(OHˉ)>c(H+)

③因为CaSO4难溶于酸，难除去，而CaCO3易溶于酸中从而易除去，所以在清除锅炉水垢的过程中，需要用Na2CO3将水垢中的CaSO4转化为CaCO3。