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(shù)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(shù)________（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(fā)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(yè)。工業(yè)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(huán)節(jié)又被稱為“碳酸化”。

（4）碳酸化時產生的現(xiàn)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(shù)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(shù)表達式為K= ；如果改變溫度，平衡常數(shù)一定發(fā)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(shù)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(shù)，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(jù)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(xiàn)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(huán)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��；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(xiàn)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。