Question

捕碳技術(shù)(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(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑，它們與CO₂可發(fā)生如下可逆反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ：2NH₃ (l)+ H₂O (l)+ CO₂ (g)(NH₄)₂CO₃ (aq)           △H₁
反應(yīng)Ⅱ：NH₃ (l)+ H₂O (l)+ CO₂ (g)NH₄HCO₃ (aq)             △H₂
反應(yīng)Ⅲ：(NH₄)₂CO₃ (aq) + H₂O (l)+ CO₂ (g)2NH₄HCO₃ (aq)    △H₃
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）△H₁與△H₂、△H₃之間的關(guān)系是：△H₃=                  。
（2）為研究溫度對(duì)(NH₄)₂CO₃捕獲CO₂氣體效率的影響，在溫度為T(mén)₁、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(jīng)過(guò)相同時(shí)間測(cè)得容器中CO₂氣體的濃度，得趨勢(shì)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(yīng)Ⅲ在溫度為K₁時(shí)，溶液pH隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線如下圖2所示。當(dāng)時(shí)間到達(dá)t₁時(shí)，將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到K₂，并維持該溫度。請(qǐng)?jiān)谠搱D中畫(huà)出t₁時(shí)刻后溶液的pH變化趨勢(shì)曲線。

pH

（3）利用反應(yīng)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(xiě)出1個(gè)）                           。
（4）下列物質(zhì)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(shí)，化學(xué)反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度高于T₃，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，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(qiáng))   （2分）
（4）BD （2分，選對(duì)1個(gè)得1分，錯(cuò)選1個(gè)得0分）

試題分析：（1）根據(jù)已知方程式和蓋斯定律，反應(yīng)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(yīng)物CO₂的濃度隨著反應(yīng)溫度的升高而呈現(xiàn)出的先下降后上升的趨勢(shì)。由于溫度不同反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間不同，溫度升高反應(yīng)速率增大，所以達(dá)到平衡的的時(shí)間縮短。因此在該測(cè)定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，部分達(dá)到平衡部分未達(dá)到平衡。圖中溫度高于T₃ 時(shí)，CO₂的濃度開(kāi)始上升，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡，再升高溫度反應(yīng)逆向移動(dòng)導(dǎo)致反應(yīng)物CO₂的濃度增大。溫度升高是反應(yīng)逆向移動(dòng)，說(shuō)明該正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H₃<0。
②根據(jù)上述分析，T₃ 時(shí)，在該測(cè)定時(shí)間內(nèi)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度高于T₃，升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以不利于CO₂的捕獲。 
③圖2可以看出，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的PH值逐漸下降，平衡時(shí)趨于不變。由此可以得出正反應(yīng)會(huì)使PH值降低，若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則PH升高。所以若反應(yīng)時(shí)間到達(dá)t₁時(shí)升高溫度，則反應(yīng)的化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，溶液的PH值會(huì)升高，重新達(dá)到平衡后PH值趨于不變，該圖像如圖所示。
（3）據(jù)上述分析，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以可以適當(dāng)降低溫度，是平衡你正向移動(dòng)，提高CO2的吸收量。而CO2是反應(yīng)中唯一的氣體，也可以通過(guò)增大壓強(qiáng)或是CO2氣體濃度使平衡正向移動(dòng)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(yīng)，所以選項(xiàng)中可以和CO2反應(yīng)的物質(zhì)只能選BD。