Question

二氧化碳捕集、存儲和轉(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，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，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，當(dāng)達(dá)到新平衡時，n（CH₃OH）：n（H₂）將升高
②若其他條件不變，在恒容、溫度T₁時甲醇的物質(zhì)的量與時間的圖象如圖2所示．請補(bǔ)充完成溫度為T₂（化學(xué)平衡常數(shù)K（T₁）＞K（T₂））時甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化的示意圖．
③在一個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為催化劑時甲醇與氧氣的比例對反應(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，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，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)平衡的時間短，以及溫度升高平衡向吸熱的方向移動，即逆向移動；
③根據(jù)等效平衡來分析，從正向建立平衡時熱量的變化和從逆向建立平衡時熱量的變化之和等于反應(yīng)熱；
（4）當(dāng)n（O₂）/n（CH₃OH）=0.25時，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錯誤；    
B．若為絕熱容器，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的溫度恒定時，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，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，原平衡逆向移動，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)平衡的時間短，以及溫度升高平衡向吸熱的方向移動，即逆向移動，則溫度為T₂（化學(xué)平衡常數(shù)K（T₁）＞K（T₂））時甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化的示意圖為：，故答案為：；
③從正向建立平衡時熱量的變化和從逆向建立平衡時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，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：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．