Question

科學家利用Na₂CO₃溶液的噴淋捕捉空氣中的CO₂，設計技術流程如圖1．
請回答下列問題：
（1）Na₂CO₃溶液噴成霧狀的目的是

 

．
（2）在500℃的反應爐中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（3）在整個流程中，可以循環(huán)利用的物質是

 

．
（4）為研究合成塔反應的最佳條件，在10L密閉容器中發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．

①對于圖2實驗結果（注：T₁、T₂均大于300℃）說法正確的是

 

（填序號）．
a．向密閉容器中不斷補充CO₂，H₂轉化率增大
b．該反應在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時小
c．溫度為T₁時，從反應開始到平衡，H₂的平均速率為v(H2)=

nA

tA

mol．L-1?min-1
d．平衡處于A點時密閉容器溫度從T₁變到T₂，

n(H2)

n(CH3OH)

增大
②300℃時，若充入1mol CO₂和3mol H₂，從反應開始到平衡，測得CO₂的轉化率為75%．則平衡常數(shù)K為

 

L²?mol^-2（用最簡分數(shù)表示）．
（5）將制備的甲醇用于圖3裝置．當銅片的質量變化為19.2g時，a極上消耗的O₂在標準狀況下的體積為

 

L．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素

專題：實驗設計題,基本概念與基本理論

分析：（1）噴成霧狀可增大與二氧化碳的接觸面積，增大反應速率；
（2）由轉換關系圖可知，在500℃的反應爐中碳酸氫鈉分解變成碳酸鈉和水及二氧化碳；
（3）從流程圖中找出循環(huán)的物質；
（4）①a．增大一種反應物濃度能提高另一種反應物轉化率；
b．根據(jù)溫度變化對平衡的影響，可判斷平衡常數(shù)的大小；
c．根據(jù)v=

△c

△t

判斷；
d．根據(jù)溫度對平衡的影響，可判斷出平衡移動的方向，據(jù)此再判斷物質的量的變化；
②根據(jù)平衡三段式列式計算；
（5）依據(jù)原理分析寫出電極反應，結合電子守恒計算．

解答： 解：（1）噴成霧狀可增大與二氧化碳的接觸面積，增大反應速率；
故答案為：使反應充分發(fā)生或提高反應速率；
（2）由轉換關系圖可知，在500℃的反應爐中碳酸氫鈉分解變成碳酸鈉和水及二氧化碳，反應方程式為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）從流程圖中可知，碳酸氫鈉分解后生成碳酸鈉又循環(huán)使用，
故答案為：碳酸鈉；
（4）①a．增大二氧化碳濃度反應正向進行，氫氣的轉化率增大，故a正確；
b．因為反應從T₁變到T₂，n（CH₃OH）變小，即平衡逆向移動，所以T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的大，故b錯誤；
c．根據(jù)v=

△c

△t

可知，速率為單位時間內濃度變化，而不是物質的量的變化，故c錯誤；
d．由圖象可知，A點的反應體系從T₁變到T₂，n（CH₃OH）變小，即平衡逆向移動，所以

n(H2)

n(CH3OH)

增大
增大，故d正確；
故選：ad．
②在300℃時，將1mol CO₂和 3molH₂充入一密閉恒容容器中，充分反應達到平衡后，若CO₂轉化率為75%，則
            CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol） 1       3        0          0
變化量（mol）0.75     2.25     0.75       0.75
平衡量（mol）0.25     0.75     0.75       0.75
平衡量（mol/L）0.025 0.075     0.075      0.075
K=

0.075×0.075

0.025×0.0753

=

1600

3

；
故答案為：

1600

3

；
（5）當銅片的質量變化為19.2g時物質的量=

19.2g

64g/mol

=0.3mol，依據(jù)電極反應和電子守恒計算得到，銅電極電極反應：Cu-2e^-=Cu²⁺；
a電極反應為；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依據(jù)電子守恒得到，O₂～2Cu，a極上消耗的O₂物質的量為0.15mol，標準狀況下的體積=0.15mol×22.4L/mol=3.36L，
故答案為：3.36．

點評：本題考查了熱化學方程式書寫，原電池原理和電解池原理的分析應用，化學平衡的計算方法，平衡常數(shù)概念理解計算，題目難度中等．