Question

为减小CO₂对环境的影响，在限制其排放量的同时，应加强对CO₂创新利用的研究．
（1）①把含有较高浓度CO₂的空气通入饱和K₂CO₃溶液．
②在①的吸收液中通高温水蒸气得到高浓度的CO₂气体．
写出②中反应的化学方程式    ．
（2）如将CO₂与H₂ 以1：3的体积比混合．
①适当条件下合成某烃和水，该烃是    （填序号）．
A．烷烃     B．烯烃     C．炔烃    D．苯的同系物
②适当条件下合成燃料甲醇和水．在体积为2L的密闭容器中，充入 2mol CO₂和6mol H₂，一定条件下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．
测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
从反应开始到平衡，v（H₂）=    ；氢气的转化率=    ；能使平衡体系中n（CH₃OH）增大的措施有    ．
（3）如将CO₂与H₂ 以1：4的体积比混合，在适当的条件下可制得CH₄．已知：
CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol
则CO₂（g）与H₂（g）反应生成CH₄（g）与液态水的热化学方程式是    ．
（4）某同学用沉淀法测定含有较高浓度CO₂的空气中CO₂的含量，经查得一些物质在20℃的数据如下表．

溶解度（S）/g		溶度积（Ksp）
Ca（OH）2	Ba（OH）2	CaCO3	BaCO3
0.16	3.89	2.9×10-9	2.6×10-9

（说明：K_sp越小，表示该物质在水溶液中越易沉淀）
吸收CO₂最合适的试剂是    （填“Ca（OH）₂”或“Ba（OH）₂”）溶液，实验时除需要测定工业废气的体积（折算成标准状况）外，还需要测定    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）①中碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾，通高温水蒸气，碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳与水；
（2）①根据原子守恒判断该烃的最简式；
②由图可知，10min达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，根据v=计算v（CH₃OH），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
根据CH₃OH平衡浓度，利用n=cV计算△n（CH₃OH），再根据方程式计算△n（H₂），利用转化率等于计算氢气的转化率；
改变体积使平衡向正反应移动，可以增大CH₃OH的物质的量，据此结合方程式特征解答；
（3）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以合适的系数进行加减，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算；
（4）碳酸钙与碳酸钡的溶度积形成不大，用沉淀法测定含有较高浓度CO₂的空气中CO₂的含量，故吸收二氧化碳的吸水剂溶解度应该较大，若溶解性减小，会导致二氧化碳吸收不完全；
通过沉淀法测定废气中二氧化碳的含量，二氧化碳转化为碳酸钡沉淀，根据碳酸钡的质量可以确定二氧化碳的体积．
解答：解：（1）①中碳酸钾吸收二氧化碳生成碳酸氢钾，通高温水蒸气，碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳与水，反应方程式为：2KHCO₃K₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案为：2KHCO₃K₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）①设CO₂与H₂ 的物质的量分别为1mol、3mol，根据O原子守恒可知生成H₂O为2mol，故生成的烃中C原子与H原子的物质的量之比为1mol：（3mol×2-2mol×2）=1：2，故该烃的最简式为CH₂，符合烯烃的通式，
故答案为：B；
②由图可知，10min达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，v（CH₃OH）==0.075mol/（L?min），根据速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），
平衡时△n（CH₃OH）=0.75mol/L×2L=1.5mol，根据方程式可知△n（H₂）=3△n（CH₃OH）=3×1.5mol=4.5mol，所以氢气的转化率为×100%=75%，
该反应正反应是体积减小的放热反应，故降低温度或加压或增大H₂的量等，可以是平衡向正反应移动，增大CH₃OH的物质的量，
故答案为：0.225mol/（L?min），75%，降低温度（或加压或增大H₂的量等）；
（3）已知：①CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol
由盖斯定律，②×4-①得CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄ （g）+2H₂O（l）△H=-252.9 kJ/mol  
故答案为：CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄ （g）+2H₂O（l）△H=-252.9 kJ/mol；
（4）碳酸钙与碳酸钡的溶度积形成不大，用沉淀法测定含有较高浓度CO₂的空气中CO₂的含量，故吸收二氧化碳的吸水剂溶解度应该较大，若溶解性减小，会导致二氧化碳吸收不完全，故选择氢氧化钡吸收二氧化碳，
通过沉淀法测定废气中二氧化碳的含量，二氧化碳转化为碳酸钡沉淀，根据碳酸钡的质量可以确定二氧化碳的体积，实验时除需要测定工业废气的体积外，还需要测碳酸钡的质量，
故答案为：Ba（OH）₂，BaCO₃的质量．
点评：题目综合性较大，涉及反应速率计算、化学平衡影响因素与计算、热化学方程式书写、沉淀转化等，是对知识的总运用，难度中等，（4）中吸收二氧化碳的吸水剂选择为易错点，容易受二氧化碳的检验影响，需要学生细心审题．