Question

捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。许多科学家认为从空气中捕获二氧化碳不仅在理论上可行，很快还会成为一个对付全球变暖的实用武器；目前 NH₃和(NH₄)₂CO₃等物质已经被用作工业捕碳剂。

（1）下列物质中不可能作为CO₂捕获剂的是_________。

A．NH₄Cl  B．CH₃CH₂OH    C．CaCl₂      D．Na₂CO₃

（2）工业上用NH₃捕碳可合成CO (NH₂)₂：已知：①标准状况下，5.6L NH₃与足量CO₂完全反应生成NH₂CO₂ NH₄ (s)时放出39.8kJ的热量；②NH₂CO₂ NH₄ (s)= CO(NH₂)₂(s)+ H₂O(g) △H=+72.5 KJ·mol^-1，则2NH₃(g)＋CO₂(g)=CO(NH₂)₂(s)+ H₂O(g)的△H=_________KJ·mol^-1。

（3）用(NH₄)₂CO₃捕碳的反应如下：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g)2(NH₄)₂HCO₃(aq)。为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂效率的影响，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，保持其它初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO₂气体浓度，得到趋势图（见下图）：

①c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为Ｖ_逆c ____Ｖ_正d （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②b、c、d三点的平衡常数K _b、K _c、K_d 从小到大的顺序为_______（填“＞”、“＝”或“＜”）。

③在T₂～T₄温度区间，容器内CO₂气体浓度呈现先减小后增大的变化趋势，其原因是______________。

（4）用碱性溶液也可捕碳：在常温下，将0.04molCO₂通入200mL0.2mol/L的Na₂S溶液中，已知：H₂CO₃的电离平衡常数：K₁=4.3×10^—7、K₂=5.6×10^—11；H₂S的电离平衡常数：K₁=5.0×10^—8、K₂=1.1×10^—12。回答下列问题：

①发生反应的离子方程式为___________。

②充分反应后下列关系式中正确的是 ___________。

A.c(Na⁺)>c(HCO₃^-)>c(HS^-)>c(OH^-)

B．(Na⁺)+c(H⁺)=c(HS^-)+2c(S^2-)+c(OH^-)

C．c(CO₃^2-)+ c(HCO₃^-)+ c(H₂CO₃)>c(H₂S)+c(HS^-)+c(S^2-)

③计算反应后的溶液中c(H₂S)c(OH^-)/ c(HS^-)的值为___________ 。

Answer

ABC -245.9 < KdH2S>HCO3->HS-，根据强酸制备弱酸规律，分析该反应的产物；

②充分反应后所得溶液为碳酸氢钠和硫氢化钠；根据物料守恒、电荷守恒进行分析，根据两种酸式盐水解的能力进行分析；

③==，据此进行计算。

(1)二氧化碳是酸性氧化物,具有碱性的物质均能捕获CO2,反应如下: Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；而CH3CH2OH、CaCl2显中性，NH4Cl溶液显酸性均不与CO2反应，不能做CO2捕获剂；

答案选ABC；

(2)①标准状况下，5.6L NH3的物质的量为0.25mol，与足量CO2完全反应生成NH2CO2 NH4 (s)时放出39.8kJ的热量，则2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2 NH4 (s)，△H=-39.8×8=-318.4kJ·mol-1；②NH2CO2 NH4 (s)= CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H=+72.5 kJ·mol-1。

根据盖斯定律可知：①+②可得2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=-318.4kJ·mol-1+72.5kJ·mol-1=-245.9kJ·mol-1；

(3)①针对于同一个反应来讲，温度高反应速率快，d点温度大于c点的温度，所以c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为Ｖ逆c ＜Ｖ正d；

②在图1中CO2的浓度存在一最低点,则在T1～T2区间,反应未达到化学平衡,温度升高,反应速率加快,CO2被捕捉的量增加,剩余CO2的浓度减小；T4～T5区间,反应已达到化学平衡,升高温度剩余CO2的浓度增大,即升高温度,反应平衡向左移动,因此正反应为放热反应,即ΔH3<0，所以温度升高，平衡常数减小，因此b、c、d三点的平衡常数K b 、K c、Kd 从小到大的顺序为 KdH2S>HCO3->HS-，所以将0.04molCO2通入200mL0.2mol/L的Na2S溶液中，n(CO2)：n(Na2S)=1:1反应生成碳酸氢钠和硫氢化钠，发生反应的离子方程式为CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—；

②据①分析可知，充分反应后所得溶液为碳酸氢钠和硫氢化钠，

A．溶液中存在电荷守恒，(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-), 选项A错误；

B．同浓度的同体积的碳酸氢钠和硫氢化钠，二者溶质的物质的量相等，因此根据物料守恒可知：c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)，选项B错误；

C．碳酸氢钠溶液的Kh===×10-7；硫氢化钠溶液的Kh===2×10-7，碳酸氢钠溶液的水解能力小于硫氢化钠溶液的水解能力，所以c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-)；选项C正确；

答案选C；

③====2×10-7。