Question

到2013午云南已连续4年干旱，专家认为云南和其他城市一样受到全球变暖的气候变化影响．CO₂等温室气体是导致全球变暖的主要原因，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径．
（1）将CO₂转化成有机物实现碳循环是目前最有效的降低大气中CO₂的含量的办法．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ?mol^-1
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₅OH（l）+3O₂（g）△H=+1366.80kJ?mol^-1
则由C₂H₅OH（1）转化为C₂H₄（g）和H₂O（l）的热化学方程式为

 

．
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的化学方程式为：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃0H（g）+H₂O（g），在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图：
①该正反应的△H

 

0（填“＞”“＜”或“=”）；
②其它条件不变，下列措施中，既可提高反应速率，又可提高CO₂的转化率的是

 

．
A．降低温度
B．CO₂的起始量不变，提高氢碳比[

n(H2)

n(CO2)

]
C．加压
D．将CH₃OH或水蒸气及时吸收以降低产物浓度
③温度为573K．密闭容器的容积恒定为VL，CO₂的起始投料为a mol且起始时n（

n(H2)

n(CO2)

）=1.6，若CO₂的平衡转化率为20%，计算573K时该反应的平衡常数K=

 

；
④取五份等量的混合气体（CO₂和H₂的物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，作出甲醇的体积分数[φ（CH₃OH）]随反应温度（T）变化的关系图．下列示意图中，可能与实验结果相符的是

 

 （填字母编号）．

（3）0.2mol CO₂被200mL l.5mol?L^-1 NaOH溶液完全吸收后所得溶液中各离子浓度大小的顺序为

 

．
（4）CO₂可以用Ca（OH）₂吸收得到CaCO₃，CaCO₃是一种难溶物质，其K_SP=2.8×l0^-9（25℃）．25℃时将体积比为1：1的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若混合前Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol?L^-1，则生成沉淀所需原CaCl₂溶液的最小浓度为

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）根据盖斯定律进行计算；
（2）①根据到达平衡后，温度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反应进行；
②提高该反应的速率，可以增大压强、升高温度、增大浓度或使用催化剂等，同时使CO₂的转化率增大，应使平衡向正反应方向移动，结合选项利用平衡移动原理分析；
③根据三段式和平衡常数的表达式来计算；
④根据反应放热，当反应没有达平衡时，甲醇的体积分数随温度升高而变大；当反应达平衡时，甲醇的体积分数随温度升高而变小；
（3）二氧化碳和氢氧化钠反应：当n（CO₂）：n（NaOH）≥1：1时反应生成碳酸氢钠，当n（CO₂）：n（NaOH）≤1：2时生成碳酸钠，当

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1时生成碳酸钠和碳酸氢钠，据此分析解答；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍．

解答： 解：（1）2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H_l=+1411.0kJ/mol①
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（l）+3O₂（g）△H₂=+1366.8kJ/mol②
将方程式①-②得C₂H₅OH（l）=C₂H₄（g）+H₂O（l）△H=+44.2 kJ/mol，
故答案为：C₂H₅OH（l）=C₂H₄（g）+H₂O（l）△H=+44.2 kJ/mol；
（1）①由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
②提高该反应的速率，可以增大压强、升高温度、增大浓度或使用催化剂等，同时使CO₂的转化率增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．降低温度，反应速率减小，故A错误；
B．CO₂的起始量不变，提高氢碳比[

n(H2)

n(CO2)

]，相当于增加氢气的量，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，CO₂的转化增大，故B正确；
C．加压，反应速率增大，正反应为气体体积减小的反应，平衡向正反应方向移动，CO₂的转化增大，故C正确；
D．将CH₃OH或水蒸气及时吸收以降低产物浓度，反应速率减小，故D错误，
故答案为：BC；
③温度为573K．密闭容器的容积恒定为VL，CO₂的起始投料为a mol且起始时n（

n(H2)

n(CO2)

）=1.6，则氢气的物质的量为1.6amol，
      CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃0H（g）+H₂O（g），
开始    a       1.6a     0          0
转化    0.2a    0.6a     0.2a       0.2a
平衡    0.8a     a       0.2a       0.2a
则k=

(0.2a/V)×(0.2a/V)

(0.8a/V)×a 3

=0.05

V2

a2

，故答案：0.05

V2

a2

；
④根据反应放热，当反应没有达平衡时，甲醇的体积分数随温度升高而变大，故B正确，C、D错误；当反应达平衡时，温度升高平衡向逆反应方向移动，甲醇的体积分数随温度升高而变小，故A正确；故答案为：AB；
（3）n （CO₂）=0.2mol，200mL、1.5mol?L^-1的NaOH溶液中n（NaOH）=C×V=0.3mol，则有：2＞

n(NaOH)

n(CO2)

=

3

2

＞1，则反应的可能方程式有：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，CO₂+NaOH=NaHCO₃，所以：所得产物为Na₂CO₃和NaHCO₃，设所得产物中含Na₂CO₃为xmol，NaHCO₃为ymol，
则得方程组：

x+y=0.2 2x+y=0.3

解得：x=0.1，y=0.1，在含等物质的量的碳酸钠、碳酸氢钠的溶液中，c（Na⁺）最大，碳酸根离子水解大于碳酸氢根离子的水解，则c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），水解使溶液显碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），显性离子大于隐性离子，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
即离子浓度大小为c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=

1

2

×2×10^-4mol/L=1×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）?c（Ca²⁺）=2.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=

2.8×10 -9

1×10 -4

mol/L=2.8×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×2.8×10^-5mol/L=5.6×10^-5mol/L．
故答案为：5.6×10^-5mol/L．

点评：本题考查了利用盖斯定律进行反应热的计算、离子浓度大小比较等知识，利用极限法进行分析二氧化碳和氢氧化钠反应后溶液中的溶质是解答本题的难点，注意碳酸根离子水解程度大，题目难度中等．