Question

【題目】捕集CO2的技術對解決全球溫室效應意義重大。目前國際空間站處理CO2的一個重要方法是將CO2還原，涉及的化學反應如下：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)+Q（Q＞0）

完成下列填空：

（1）該反應的平衡常數表達式為________________________________。如果改變某種條件，平衡向正反應方向移動，則平衡常數________（填寫編號）。

a、一定增大 b、一定減小 c、可能增大 d、可能減小 e、可能不變

（2）為了提高CO2的捕獲百分率，可采取的措施是____________________。（任寫一條）

（3）向2L某密閉容器充入1mol CO2和4mol H2，一定條件下發生上述反應。5min末測得氣體的物質的量減少了20%，則0～5min內CO2的平均反應速率為_______________。CO2還可應用于純堿工業。工業生產純堿的過程中，向飽和的氨化食鹽水中通入足量CO2的生產環節又被稱為“碳酸化”。

（4）碳酸化時產生的現象是____________________________。碳酸化過程中，溶液中c(CO32-)的變化情況為____________________。

（5）碳酸化后過濾，留在濾液中的陽離子主要有_______________（填寫化學式）。簡述檢驗濾液中Cl- 離子的實驗操作。________________________________

Answer 1

【答案】 K= ce 增大壓強等，合理即可 0.05mol/(L·min) 有晶體析出 先增大，后減小 NH4+ 取樣，向其中滴加硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液，有白色沉淀生成，則濾液中含Cl-，反之則不含。

【解析】（1）平衡常數為反應達平衡后生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積的比值，CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的平衡常數表達式為K= ；如果改變溫度，平衡常數一定發生變化，因為該反應為放熱反應，降低溫度，平衡右移，則平衡常數增大；若是改變濃度，壓強或使用催化劑，都不能改變反應的平衡常數，c、e正確；正確答案：K= ；c 、e。

（2）該反應為一個正向體積縮小的放熱反應，因此可以增大壓強，平衡右移，提高CO2的捕獲百分率；正確答案：增大壓強。（合理即可）

（3）設反應中CO2的消耗量為x mol，根據題給信息進行計算：

CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)

起始量 1 4 0 0

變化量 x 4x x 2x

剩余量 1-x 4-4x x 2x

[（1+4）-（1-x+ 4-4x+ x+ 2x）]/(（1+4）×100%=20%，x=0.5mol ，則0～5min內CO2的平均反應速率為0.5/2/5=0.05mol/(L·min)；正確答案：0.05mol/(L·min)。

（4）二氧化碳與飽和的氨化食鹽水反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，由于碳酸氫鈉的溶解度較小，在溶液中析出，因此碳酸化時產生的現象是有晶體析出；碳酸化過程中，碳酸存在兩步電離，H2CO3H++HCO3-、HCO3-H++ CO32-,在堿性環境下，減小了氫離子濃度，平衡右移，促進了電離，c(CO32-)濃度增大，隨著二氧化碳氣體的量增多，CO2+ CO32-+ H2O= 2HCO3-，所以c(CO32-)濃度又減小；正確答案：有晶體析出；先增大，后減小。

（5）碳酸化后過濾，濾液為氯化銨溶液，所以留在濾液中的陽離子主要有NH4+； Cl- 離子的檢驗需要先加入硝酸酸化，然后再加硝酸銀溶液，觀察有白色沉淀出現即可得證；正確答案：NH4+；取樣，向其中滴加硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液，有白色沉淀生成，則濾液中含Cl-，反之則不含。