Question

捕碳技術(主要指捕獲CO₂)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH₃和(NH₄)₂CO₃已經被用作工業捕碳劑，它們與CO₂可發生如下可逆反應：
反應Ⅰ：2NH₃ (l)+ H₂O (l)+ CO₂ (g)(NH₄)₂CO₃ (aq)           △H₁
反應Ⅱ：NH₃ (l)+ H₂O (l)+ CO₂ (g)NH₄HCO₃ (aq)             △H₂
反應Ⅲ：(NH₄)₂CO₃ (aq) + H₂O (l)+ CO₂ (g)2NH₄HCO₃ (aq)    △H₃
請回答下列問題：
（1）△H₁與△H₂、△H₃之間的關系是：△H₃=                  。
（2）為研究溫度對(NH₄)₂CO₃捕獲CO₂氣體效率的影響，在溫度為T₁、T₂、T₃、T₄、T₅的條件下，將等體積等濃度的(NH₄)₂CO₃溶液分別置于等體積的密閉容器中，并充入等量的CO₂氣體，經過相同時間測得容器中CO₂氣體的濃度，得趨勢圖（下圖1）。則：
①△H₃______0  (填“＞”、“=”或“＜”)。
②溫度高于T₃，不利于CO₂的捕獲，原因是                                      。
③反應Ⅲ在溫度為K₁時，溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如下圖2所示。當時間到達t₁時，將該反應體系溫度迅速上升到K₂，并維持該溫度。請在該圖中畫出t₁時刻后溶液的pH變化趨勢曲線。

pH

（3）利用反應Ⅲ捕獲CO₂，在(NH₄)₂CO₃初始濃度和體積確定的情況下，提高CO₂吸收量的措施有（寫出1個）                           。
（4）下列物質中也可能作為CO₂捕獲劑的是        。
A．NH₄Cl       B．Na₂CO₃       C．HOCH₂CH₂OH      D．HOCH₂CH₂NH₂

Answer 1

（1）2△H₂—△H₁      （3分）
（2）① ＜  （3分）
②T₃時，化學反應到達平衡狀態。由于正反應是放熱反應，當溫度高于T₃，升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，所以不利于CO₂的捕獲。   （3分） 
③（3分）如圖
（3）降低溫度（或增加CO₂濃度或壓強)   （2分）
（4）BD （2分，選對1個得1分，錯選1個得0分）

試題分析：（1）根據已知方程式和蓋斯定律，反應III的方程式可由②×2—①得，所以△H₃ =2△H₂—△H₁ 。
（2）①圖1表示的是反應物CO₂的濃度隨著反應溫度的升高而呈現出的先下降后上升的趨勢。由于溫度不同反應達到平衡的時間不同，溫度升高反應速率增大，所以達到平衡的的時間縮短。因此在該測定的反應時間內，部分達到平衡部分未達到平衡。圖中溫度高于T₃ 時，CO₂的濃度開始上升，說明反應已達到平衡，再升高溫度反應逆向移動導致反應物CO₂的濃度增大。溫度升高是反應逆向移動，說明該正反應為放熱反應，△H₃<0。
②根據上述分析，T₃ 時，在該測定時間內反應已經達到平衡狀態，由于正反應是放熱反應，當溫度高于T₃，升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，所以不利于CO₂的捕獲。 
③圖2可以看出，隨著反應的進行，溶液的PH值逐漸下降，平衡時趨于不變。由此可以得出正反應會使PH值降低，若反應逆向進行，則PH升高。所以若反應時間到達t₁時升高溫度，則反應的化學平衡逆向移動，溶液的PH值會升高，重新達到平衡后PH值趨于不變，該圖像如圖所示。
（3）據上述分析，正反應是放熱反應，所以可以適當降低溫度，是平衡你正向移動，提高CO2的吸收量。而CO2是反應中唯一的氣體，也可以通過增大壓強或是CO2氣體濃度使平衡正向移動從而增大CO2的吸收量。
（4）要能做CO2的捕獲劑，則要能夠和CO2反應，所以選項中可以和CO2反應的物質只能選BD。