Question

二氧化碳的捕捉與封存是實現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一，科學家利用NaOH溶液噴淋“捕捉”空氣中的CO₂（如圖1）．
（1）NaOH溶液噴成霧狀的目的是

 

．
（2）若使用1.0mol/L 800mL的NaOH溶液吸收11.2L（標準狀況）的CO₂，反應的離子方程式為

 

，所得溶液中，n（CO₃^2-）、n（H₂CO₃）、n（H⁺）、n（OH^-）的關(guān)系為

 

=0.3mol．
（3）以CO₂與NH₃為原料可合成化肥尿素[CO（NH₂）₂]．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.49kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+88.0kJ?mol^-1
試寫出NH₃和CO₂合成尿素和液態(tài)水的熱化學方程式

 

．
（4）以CO₂與H₂為原料還可合成液體燃料甲醇（CH₃OH），其反應的化學方程為：
CO₂（g）+3H₂（g）  CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．現(xiàn)將1mol CO₂和3mol H₂充入
容積為2L的密閉容器中發(fā)生上述反應，下列說法正確的是

 

．
A．若保持恒溫，當容器中n（CH₃OH）：n（H₂O）為1：1時，該反應已達平衡狀態(tài)
B．若保持恒溫，當容器內(nèi)氣體壓強恒定時，該反應已達平衡狀態(tài)
C．若其他條件不變，實驗結(jié)果如圖2所示（ T₁、T₂均大于300℃），則平衡常數(shù)：K（T₁）＜K （T₂）
D．保持溫度不變，當反應已達平衡時，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，當達到新平衡時，n（CH₃OH）：n（H₂）將升高；
（5）一小塊未被氧化的金屬鈉在CO₂中加熱，使其充分反應．
①反應所得固體產(chǎn)物中n （Na）：n （O）=6：7．
②反應所得固體溶于水無氣體產(chǎn)生，靜置，取上層清液加過量BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，再滴加酚酞，溶液呈紅色．寫出CO₂與金屬鈉反應的化學方程式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學方程式的書寫,化學方程式的有關(guān)計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算

專題：

分析：（1）反應物接觸面積越大，反應速率越快；
（2）n（NaOH）=1.0mol/L×0.8=0.8mol，n（CO₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，1＜

n(NaOH)

n(CO2)

＜2，根據(jù)原子守恒確定產(chǎn)物及其物質(zhì)的量之間的關(guān)系；根據(jù)原子守恒和物料守恒計算；
（3）根據(jù)蓋斯定律計算；
（4）A．無論反應是否達到平衡狀態(tài)，n（CH₃OH）：n（H₂O）為1：1；
B．當反應前后改變的物理量不變時，該反應達到平衡狀態(tài)；
C．根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”判斷；
D．保持溫度不變，當反應已達平衡時，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動；
（5）反應所得固體溶于水無氣體產(chǎn)生，說明鈉沒有剩余，且沒有過氧化鈉生成，取上層清液加過量BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液呈含有碳酸根離子，則固體中含有碳酸鈉，碳酸鈉和氯化鋇溶液反應生成碳酸鋇和氯化鈉，向反應后溶液中滴加酚酞，溶液呈紅色，說明固體中含有鈉的氧化物，所以該固體混合物為碳酸鈉和氧化鈉，根據(jù)原子守恒確定鈉的化合物，根據(jù)反應物、生成物及反應條件結(jié)合原子守恒書寫方程式．

解答： 解：（1）反應物接觸面積越大，反應速率越快，為了增大氣液反應物的接觸面積，既加速反應又提高CO₂的吸收率，故答案為：增大氣液反應物的接觸面積，既加速反應又提高CO₂的吸收率；
（2）n（NaOH）=1.0mol/L×0.8=0.8mol，n（CO₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，1＜

n(NaOH)

n(CO2)

＜2，設(shè)n（Na₂CO₃）為x，n（NaHCO₃）為y，根據(jù)原子守恒得

2x+y=0.8 x+y=0.5

解得

x=0.3 y=0.2

，所以該反應方程式為：5CO₂+8OH^-=2HCO₃^-+3CO₃^2-+3H₂O，根據(jù)物料守恒得n（Na⁺）=0.8mol，n（CO₃^2-）+n（H₂CO₃）+n（HCO₃^-）=0.5mol，
根據(jù)電荷守恒得n（Na⁺）+n（H⁺）=2n（CO₃^2-）+n（OH^-）+n（HCO₃^-），所以得n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）=0.3 mol，
故答案為：5CO₂+8OH^-=2HCO₃^-+3CO₃^2-+3H₂O；n（CO₃^2-）-n（H₂CO₃）-n（H⁺）+n（OH^-）；
（3）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159.47kJ?mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.49kJ?mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+88.0kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計算①+②-③得：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98 kJ?mol^-1，
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98 kJ?mol^-1；
（4）A．若保持恒溫，無論該反應是否達到平衡狀態(tài)，容器中n（CH₃OH）：n（H₂O）始終為1：1，所以不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
B．該反應是反應氣體體積減小的反應，若保持恒溫，當容器內(nèi)氣體壓強恒定時，該反應已達平衡狀態(tài)，故正確；
C．根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”知T₁＜T₂，升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減小，則平衡向逆反應發(fā)現(xiàn)移動，所以平衡常數(shù)：K（T₁）＞K （T₂），故錯誤；
D．保持溫度不變，當反應已達平衡時，若向容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，且反應物的轉(zhuǎn)化為大于原來平衡轉(zhuǎn)化率，所以當達到新平衡時，n（CH₃OH）：n（H₂）將升高，故正確；
故選BD；
（5）反應所得固體溶于水無氣體產(chǎn)生，說明鈉沒有剩余，且沒有過氧化鈉生成，取上層清液加過量BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液呈含有碳酸根離子，則固體中含有碳酸鈉，碳酸鈉和氯化鋇溶液反應生成碳酸鋇和氯化鈉，向反應后溶液中滴加酚酞，溶液呈紅色，說明固體中含有鈉的氧化物，所以該固體混合物為碳酸鈉和氧化鈉；
設(shè)n（Na₂O）=amol，n（Na₂CO₃）=bmol
根據(jù)n （Na）：n （O）=6：7得，2（a+b）：（a+3b）=6：7，a：b=1：2，再結(jié)合原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應方程式為：12Na+7CO₂

△   .

2Na₂O+4Na₂CO₃+3C，故答案為：12Na+7CO₂

△   .

2Na₂O+4Na₂CO₃+3C．

點評：本題考查了氧化還原反應、蓋斯定律、化學平衡等知識點，根據(jù)氧化還原反應實質(zhì)、蓋斯定律內(nèi)涵、化學平衡的判斷方法等知識點來分析解答，這些知識點都是高考熱點，常常出現(xiàn)在大型綜合題中，注意結(jié)合守恒思想分析解答問題，題目難度中等．