Question

CaO循環(huán)吸收CO₂法是一種常用的技術(shù)，在降低溫室氣體CO₂排放中具有重要的作用，其原理為CaO先與CO₂反應(yīng)生成CaCO₃，反應(yīng)一段時(shí)間后，對(duì)生成的CaCO₃加熱使其分解生成CaO，然后再利用生成CaO來(lái)吸收CO₂，如此循環(huán)下去．某研究小組在體積相同的密閉容器中，各充入28gCaO和足量含CO₂的混合氣體（其他成分不與CaO反應(yīng)）研究得溫度和顆粒直徑對(duì)CaO吸收CO₂活性（即CaO轉(zhuǎn)化率X）的影響如圖所示．依據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)CaO（s）+CO₂（g）?CaCO₃（s）的△H

 

0，△S

 

0（填“＜”、“＞”或“=”），可以判斷該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是

 

A．密閉容器中總壓強(qiáng)不變       
B．密閉容器中CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變
C．密閉容器中固體質(zhì)量不變        
D．消耗5.6gCaO的同時(shí)生成10.0gCaCO₂
（2）743℃時(shí)，CaO轉(zhuǎn)化率X顯著下降的原因是

 

，CaO吸收CO₂反應(yīng)最適合的溫度為

 

（3）若用單位時(shí)間內(nèi)密閉容器中固體質(zhì)量增重量來(lái)表示反應(yīng)速率，則顆粒粒徑為20μm的CaO從反映開(kāi)始至5分鐘時(shí)平均速率為

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)表明CaO吸收CO₂的活性隨循環(huán)次數(shù)增多而降低，結(jié)合題給信息分析其原因是

 

．
（5）反應(yīng)氣體中CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）對(duì)CaO吸收CO₂特性也有一定的影響，請(qǐng)?jiān)谌鐖D2中畫出φ（CO₂）=25%時(shí)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的變化趨勢(shì)．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）據(jù)△H-T△S＜0的反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行判斷；正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)；平衡狀態(tài)是指各組分濃度保持不變正逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)；
（2）正反應(yīng)放熱，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)；據(jù)圖象分析，690℃-720℃時(shí)，CaO轉(zhuǎn)化率的斜率最大且轉(zhuǎn)化率增大；
（3）據(jù)化學(xué)方程式，計(jì)算反應(yīng)的CaO的質(zhì)量，從而計(jì)算二氧化碳的質(zhì)量，即為固體增重質(zhì)量，再據(jù)v=

△m

△t

計(jì)算；
（4）CaO吸收CO₂時(shí)，隨循環(huán)次數(shù)增多，生成的碳酸鈣增多，固體顆粒直徑變大，表面積變大，結(jié)合圖1分析；
（5）CO₂的體積分?jǐn)?shù)越大，越有利于CaO吸收，據(jù)此畫圖．

解答： 解：（1）正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，△S＜0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，必須△H-T△S＜0，所以△H必須小于0；平衡狀態(tài)是指各組分濃度保持不變正逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)，
A、壓強(qiáng)不變，說(shuō)明二氧化碳的量不再發(fā)生改變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、密閉容器中CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，說(shuō)明二氧化碳的量不再發(fā)生改變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C、密閉容器中固體質(zhì)量不變，說(shuō)明氣體二氧化碳的量不再發(fā)生改變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D、消耗5.6gCaO的同時(shí)生成10.0gCaCO₃，都是反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：＜；＜；ABC；
（2）正反應(yīng)放熱，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)，所以743℃時(shí)CaO轉(zhuǎn)化率X顯著下降；據(jù)圖象分析，690℃-720℃時(shí)，CaO轉(zhuǎn)化率的斜率最大且轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：正反應(yīng)放熱，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)；690℃；690℃-720℃；
（3）5min時(shí)，CaO的轉(zhuǎn)化率為60%，則反應(yīng)的CaO為28g×0.6=16.8g，則參加反應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量為：

16.8×44

56

=13.2g，固體的反應(yīng)速率應(yīng)為v=

△m

△t

=

13.2g

5min

=2.64g/min，故答案為：2.64g/min；
（4）CaO吸收CO₂時(shí)，隨循環(huán)次數(shù)增多，生成的碳酸鈣增多，固體顆粒直徑變大，表面積變大，據(jù)圖1可知，顆粒粒徑越大，CaO轉(zhuǎn)化率越低，故答案為：多次循環(huán)后CaO的顆粒直徑增大；
（5）CO₂的體積分?jǐn)?shù)越大，越有利于CaO吸收，圖象斜率變大，圖象為：，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行與熵變焓變的關(guān)系、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、圖象分析，題目難度中等．