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)NH₄HCO₃ (aq)              △H₂

反应Ⅲ：(NH₄)₂CO₃ (aq) + H₂O (l)+ CO₂ (g)2NH₄HCO₃ (aq)     △H₃

请回答下列问题：

（1）△H₁与△H₂、△H₃之间的关系是：△H₃=                   。

（2）为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂气体效率的影响，在温度为T₁ 、T₂、T₃、T₄、T₅的条件下，将等体积等浓度的(NH₄)₂CO₃溶液分别置于等体积的密闭容器中，并充入等量的CO₂气体，经过相同时间测得容器中CO₂气体的浓度，得趋势图（下图1）。则：

①△H₃______0  (填“＞”、“=”或“＜”)。

②温度高于T₃，不利于CO₂的捕获，原因是                                       。

③反应Ⅲ在温度为K₁时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如下图2所示。当时间到达t₁时，将该反应体系温度迅速上升到K₂，并维持该温度。请在该图中画出t₁时刻后溶液的pH变化趋势曲线。

（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1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）2△H2—△H1 （3分）

（2）① ＜ （3分）

②T3时，化学反应到达平衡状态。由于正反应是放热反应，当温度高于T3，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获。 （3分）

③（3分）如图

（3）降低温度（或增加CO2浓度或压强) （2分）

（4）BD （2分，选对1个得1分，错选1个得0分）

【解析】

试题分析：（1）根据已知方程式和盖斯定律，反应III的方程式可由②×2—①得，所以△H3 =2△H2—△H1 。

（2）①图1表示的是反应物CO2的浓度随着反应温度的升高而呈现出的先下降后上升的趋势。由于温度不同反应达到平衡的时间不同，温度升高反应速率增大，所以达到平衡的的时间缩短。因此在该测定的反应时间内，部分达到平衡部分未达到平衡。图中温度高于T3 时，CO2的浓度开始上升，说明反应已达到平衡，再升高温度反应逆向移动导致反应物CO2的浓度增大。温度升高是反应逆向移动，说明该正反应为放热反应，△H3<0。

②根据上述分析，T3 时，在该测定时间内反应已经达到平衡状态，由于正反应是放热反应，当温度高于T3，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获。

③图2可以看出，随着反应的进行，溶液的PH值逐渐下降，平衡时趋于不变。由此可以得出正反应会使PH值降低，若反应逆向进行，则PH升高。所以若反应时间到达t1时升高温度，则反应的化学平衡逆向移动，溶液的PH值会升高，重新达到平衡后PH值趋于不变，该图像如图所示。

（3）据上述分析，正反应是放热反应，所以可以适当降低温度，是平衡你正向移动，提高CO2的吸收量。而CO2是反应中唯一的气体，也可以通过增大压强或是CO2气体浓度使平衡正向移动从而增大CO2的吸收量。

（4）要能做CO2的捕获剂，则要能够和CO2反应，所以选项中可以和CO2反应的物质只能选BD。

考点：本题考查的是反应原理知识，主要以反应与能量、化学平衡影响因素和平衡移动原理为知识点进行考察。