Question

二氧化碳捕集、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一，科學(xué)家一般利用NaOH溶液或氨水噴淋“捕捉”空氣中的CO₂，用NaOH溶液“捕捉”空氣中的CO₂的流程如圖1所示．

（1）下列有關(guān)該捕捉過程的敘述正確的有______
A．捕捉到的CO₂可制備其它化工產(chǎn)品，減少了溫室氣體排放
B．“反應(yīng)分離室”中的反應(yīng)要吸收大量熱
C．整個(gè)過程中，只有一種物質(zhì)可循環(huán)利用
D．能耗大是該捕捉技術(shù)的一大缺點(diǎn)
（2）一定條件光催化分解CO₂發(fā)生反應(yīng)：2CO₂（g）2CO（g）+O₂（g），該反應(yīng)的△S______0、△H______0（填“＞”、“＜”、“=”）
（3）以CO₂與H₂為原料還可合成液體燃料甲醇（CH₃OH），其反應(yīng)的化學(xué)方程為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．
①將1mol CO₂和3mol H₂充入2L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列說法正確的是______．
A．若保持恒溫，則達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)速率3V_正（H₂）=V_逆（CH₃OH）
B．若為絕熱容器，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的溫度恒定時(shí)，該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
C．從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中，CO和H₂的轉(zhuǎn)化率均相等
D．保持溫度不變，當(dāng)反應(yīng)已達(dá)平衡時(shí)，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，當(dāng)達(dá)到新平衡時(shí)，n（CH₃OH）：n（H₂）將升高
②若其他條件不變，在恒容、溫度T₁時(shí)甲醇的物質(zhì)的量與時(shí)間的圖象如圖2所示．請(qǐng)補(bǔ)充完成溫度為T₂（化學(xué)平衡常數(shù)K（T₁）＞K（T₂））時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的示意圖．
③在一個(gè)有催化劑的固定容積的容器中加入1mol CO₂，3mol H₂，在一定溫度下充分反應(yīng)達(dá)到平衡，放出熱量為a kJ．若在原來的容器中只加入1mol CH₃OH（g）和1mol H₂O（g），在相同溫度下充分反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)吸收熱量為b kJ．則反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g） 的△H=______kJ?mol^-1 （用含a、b的代數(shù)式表示）．
（4）在一定溫度下以Ag/CeO₂-ZnO為催化劑時(shí)甲醇與氧氣的比例對(duì)反應(yīng)的選擇性（選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多）影響關(guān)系如圖3所示．則當(dāng)n（O₂）/n（CH₃OH）=0.25時(shí)，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為______

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)題干提供的信息進(jìn)行分析，要捕捉二氧化碳，可以使用氫氧化鈉溶液，碳酸鈉溶液能與氫氧化鈣溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉，故Y是氫氧化鈉，碳酸鈣高溫能分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣．
A．根據(jù)造成溫室效應(yīng)的氣體考慮；
B．“反應(yīng)分離室”中的反應(yīng)為氧化鈣與水反應(yīng)；
C．循環(huán)利用必須是既作為反應(yīng)物，又會(huì)在生成物中出現(xiàn)；
D．煅燒石灰石需要消耗能耗；
（2）根據(jù)分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)以及氣體增大的反應(yīng)熵變大于0；
（3）①化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變，由此衍生的一些物理量不變，以此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；
投料比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中，各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均相等；根據(jù)等效平衡來判斷；
②根據(jù)溫度高，化學(xué)反應(yīng)速率快，到達(dá)平衡的時(shí)間短，以及溫度升高平衡向吸熱的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)；
③根據(jù)等效平衡來分析，從正向建立平衡時(shí)熱量的變化和從逆向建立平衡時(shí)熱量的變化之和等于反應(yīng)熱；
（4）當(dāng)n（O₂）/n（CH₃OH）=0.25時(shí)，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應(yīng)為甲醇的催化氧化生成甲醛；
解答：解：（1）A．造成的溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w是二氧化碳，捕捉到的CO₂可制備其它化工產(chǎn)品，減少了溫室氣體排放，故A正確；
B．氧化鈣與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；
C．在此反應(yīng)中過程中，氧化鈣、和氫氧化鈉能重復(fù)利用，只有兩種物質(zhì)，故C錯(cuò)誤；
D．煅燒石灰石需要消耗能耗，能耗大是該捕捉技術(shù)的一大缺點(diǎn)，故D正確；
故選：AD；
（2）分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)以及氣體增大的反應(yīng)熵變大于0；所以2CO₂（g）═2CO（g）+O₂（g），該反應(yīng)的△S＞0、△H＞0，故答案為：＞；＞；
（3）①）①A．若保持恒溫，則達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)速率V_正（H₂）=3V_逆（CH₃OH），能用來判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故A錯(cuò)誤；    
B．若為絕熱容器，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的溫度恒定時(shí)，能用來判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故B正確；
C．因CO₂和H₂的投料比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中，CO和H₂的轉(zhuǎn)化率均相等，故C正確；      
D．保持溫度不變，當(dāng)反應(yīng)已達(dá)平衡時(shí)，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，原平衡逆向移動(dòng)，n（CH₃OH）：n（H₂）將升高，故D正確；
故選：BCD；
②溫度高，化學(xué)反應(yīng)速率快，到達(dá)平衡的時(shí)間短，以及溫度升高平衡向吸熱的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，則溫度為T₂（化學(xué)平衡常數(shù)K（T₁）＞K（T₂））時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的示意圖為：，故答案為：；
③從正向建立平衡時(shí)熱量的變化和從逆向建立平衡時(shí)熱量的變化之和等于反應(yīng)熱，所以則反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H=-（a+b）kJ?mol^-1，故答案為：-（a+b）；
（4）當(dāng)n（O₂）/n（CH₃OH）=0.25時(shí)，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應(yīng)為甲醇的催化氧化生成甲醛，反應(yīng)的方程式為：2CH₃OH+O₂2HCHO+2H₂O；故答案為：2CH₃OH+O₂2HCHO+2H₂O；
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了反應(yīng)中的焓變、熵變，化學(xué)平衡的標(biāo)志、以及溫度對(duì)速率和平衡的影響、方程式的書寫，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力．