Question

【題目】CO2常溫下是無色無味的氣體，無毒，密度比空氣大，固態(tài)CO2俗稱干冰，常用作制冷劑。二氧化碳是綠色植物光合作用不可缺少的原料，溫室中常用二氧化碳作肥料。豐富的CO2也可以作為新碳源，用于解決當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的碳源枯竭危機。

（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2加氫合成低碳烯烴。現(xiàn)以合成乙烯（C2H4）為例，該過程分兩步進行：

第一步：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3kJ·mol-1

第二步：2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=-210.5kJ·mol-1

①CO2加氫合成乙烯的熱化學(xué)方程式為___；

②在一定條件下的密閉容器中，上述反應(yīng)達到平衡后，要加快反應(yīng)速率并提高CO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是___。（填正確答案標(biāo)號）

A.減小壓強

B.增大H2濃度

C.加入合適的催化劑

D.分離出水蒸氣

（2）CO2可用來生產(chǎn)燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1

在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示：

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=___mol·L-1·min-1；

②下列措施能使平衡體系中增大的是___；（填正確答案標(biāo)號）

A.升高溫度

B.充入He(g)，使體系壓強增大

C.再充入1molH2

D.將H2O(g)從體系中分離出去

③當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，H2的物質(zhì)的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應(yīng)再一次達到平衡后，H2的物質(zhì)的量濃度為c2，則c2__c2（填“>”“<”或“=”）。

（3）CO2屬于溫室氣體，可以用堿性溶液進行吸收處理。

①用石灰乳吸收CO2可生成難溶電解質(zhì)CaCO3，其溶度積常數(shù)Ksp=2.8×10-9�，F(xiàn)有一物質(zhì)的量濃度為2×10-2mol·L-1的CaCl2溶液，將其與等體積的純堿溶液混合（忽略體積變化），則生成沉淀所需純堿溶液的最小濃度為___mol·L-1；

②利用100mL3mol·L-1的NaOH溶液吸收4.48LCO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），得到吸收液。該吸收液中離子濃度由大到小排列的順序為___，將該吸收液加熱蒸干，所得固體的成分是__（填化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.9kJ·mol-1 B 0.225 CD < 5.6×10-7 c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+) Na2CO3

【解析】

（1）①根據(jù)蓋斯定律，將第一步反應(yīng)乘以2再加上第二步反應(yīng)即得到目標(biāo)方程式的熱化學(xué)方程式：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.9kJ·mol-1；

②若要加快反應(yīng)速率，則需要增加反應(yīng)物濃度或增大壓強，若要提高CO2的轉(zhuǎn)化率，則需加入H2或者降低溫度，若要符合即加快反應(yīng)速率有提高CO2的轉(zhuǎn)化率，則需要增加H2的濃度，故選擇B；

（2）①反應(yīng)達平衡時，CO2濃度的減少量為0.75mol/L，故氫氣的濃度減少量為2.25mol/L，在此時間內(nèi)氫氣的反應(yīng)速率v==0.225mol·L-1·min-1；

②若要使得值增大，則需要增加H2的量或者將水從體系中分離出去，故選擇CD；

③反應(yīng)達平衡后再充入一定量的H2，平衡向右一定，H2量減小，但不能減小到原來的狀態(tài)，故c1<c2；

（3）①CaCO3的溶度積常數(shù)Ksp=c(Ca2+)·c(CO32-)=2.810-9，將210-2mol/L CaCl2與未知濃度的純堿溶液混合得到碳酸鈣沉淀，此時溶液中的碳酸根濃度應(yīng)為=2.810-7mol/L，故需要純堿溶液的濃度為5.610-7mol/L；

②NaOH吸收CO2后，溶液為NaHCO3和Na2CO3的混合溶液，此時溶液中各離子濃度從大到小為c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)；將固體蒸干，原溶液中的碳酸氫根分解為碳酸根，此時固體為碳酸鈉固體。