捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用.目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)?(NH4)2CO3(aq)△H1
反應(yīng)Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)?NH4HCO3(aq)△H2
反應(yīng)Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)?2NH4HCO3(aq)△H3
請回答下列問題:
(1)△H3與△H1、△H2之間的關(guān)系是:△H3=2△H2-△H12△H2-△H1.
(2)為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響,在某溫度T1下,將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中,并充入一定量的CO2氣體(用氮氣作為稀釋劑),在t時刻,測得容器中CO2氣體的濃度.然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下,保持其它初始實驗條件不變,重復(fù)上述實驗,經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度,得到趨勢圖(見圖1).則:
①△H3<<0(填>、=或<).
②在T1~T2及T4~T5二個溫度區(qū)間,容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢,其原因是T1-T2區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)未達到平衡狀態(tài),溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,所以CO2被捕獲的量隨著溫度的升高而提高.T3-T4區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)已達到平衡狀態(tài),由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以不利于CO2的捕獲T1-T2區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)未達到平衡狀態(tài),溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,所以CO2被捕獲的量隨著溫度的升高而提高.T3-T4區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)已達到平衡狀態(tài),由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以不利于CO2的捕獲.
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T1時,溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如圖2所示.當(dāng)時間到達t1時,將該反應(yīng)體系溫度上升到T2,并維持該溫度.請在圖中畫出t1時刻后溶液的pH變化總趨勢曲線.
(3)利用反應(yīng)Ⅲ捕獲CO2,在(NH4)2CO3初始濃度和體積確定的情況下,提高CO2吸收量的措施有降低溫度;增大CO2濃度降低溫度;增大CO2濃度(寫出2個).
(4)下列物質(zhì)中也可能作為CO2捕獲劑的是B、DB、D.
A.NH4Cl B.Na2CO3 C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2.
【答案】2△H2-△H1;<;T1-T2區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)未達到平衡狀態(tài),溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,所以CO2被捕獲的量隨著溫度的升高而提高.T3-T4區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)已達到平衡狀態(tài),由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以不利于CO2的捕獲;降低溫度;增大CO2濃度;B、D
【解答】
【點評】
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