Question

捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq)ΔH1

反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)ΔH2

反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)ΔH3

请回答下列问题：

（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：

①ΔH3________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

②在T1～T2及T4～T5两个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是____________________________________________________________________________。

③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。

（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有________________________(写出2个)。

（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是__________。

A．NH4Cl B．Na2CO3

C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2

 

Answer 1

（2）①＜　②T1～T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。T4～T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2捕获

③

（3）降低温度，增加CO2浓度(或分压)

（4）BD

【解析】结合题给图像，用盖斯定律、化学平衡原理作理论指导进行分析、解决相关问题。

（2）①由图1可知，当温度为T3时，可逆反应达到平衡状态，温度升高，CO2的浓度逐渐增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，则有ΔH3<0。

②在T1～T2区间，此时可逆反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快，平衡正向移动，CO2的捕获量随温度的升高而提高 。在T4～T5区间，此时可逆反应已达到平衡状态，由于该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2的捕获量随温度的升高而降低。

③t1时刻，温度迅速升高到T2，平衡逆向移动，溶液的pH升高，根据化学平衡移动原理，达到新平衡时，溶液的pH低于开始时的pH。

（3）欲提高CO2的吸收量，应使平衡正向移动，可降低温度或增加CO2的浓度等。

（4）CO2为酸性氧化物，可用碱性溶液(如Na2CO3溶液)或碱性物质(如HOCH2CH2NH2)等来吸收。