Question

CaO循環(huán)吸收CO₂法是一種常用的技術，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反應生成CaCO₃，反應一段時間后，對生成的CaCO₃加熱使其分解生成CaO，然后再利用生成CaO來吸收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）研究得溫度和顆粒直徑對CaO吸收CO₂活性（即CaO轉化率X）的影響如圖所示．依據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）反應CaO（s）+CO₂（g）?CaCO₃（s）的△H

 

0，△S

 

0（填“＜”、“＞”或“=”），可以判斷該反應已經(jīng)達到平衡的是

 

A．密閉容器中總壓強不變       
B．密閉容器中CO₂的體積分數(shù)不變
C．密閉容器中固體質量不變        
D．消耗5.6gCaO的同時生成10.0gCaCO₂
（2）743℃時，CaO轉化率X顯著下降的原因是

 

，CaO吸收CO₂反應最適合的溫度為

 

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

 

．
（4）實驗表明CaO吸收CO₂的活性隨循環(huán)次數(shù)增多而降低，結合題給信息分析其原因是

 

．
（5）反應氣體中CO₂的體積分數(shù)φ（CO₂）對CaO吸收CO₂特性也有一定的影響，請在如圖2中畫出φ（CO₂）=25%時反應轉化率的變化趨勢．

Answer 1

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

專題：化學平衡專題

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

△m

△t

計算；
（4）CaO吸收CO₂時，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，結合圖1分析；
（5）CO₂的體積分數(shù)越大，越有利于CaO吸收，據(jù)此畫圖．

解答： 解：（1）正反應是氣體體積減小的反應，△S＜0，反應能夠自發(fā)進行，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速率相等的狀態(tài)，
A、壓強不變，說明二氧化碳的量不再發(fā)生改變，反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、密閉容器中CO₂的體積分數(shù)不變，說明二氧化碳的量不再發(fā)生改變，反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C、密閉容器中固體質量不變，說明氣體二氧化碳的量不再發(fā)生改變，反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D、消耗5.6gCaO的同時生成10.0gCaCO₃，都是反應正向進行，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：＜；＜；ABC；
（2）正反應放熱，升溫時平衡逆向移動，所以743℃時CaO轉化率X顯著下降；據(jù)圖象分析，690℃-720℃時，CaO轉化率的斜率最大且轉化率增大，故答案為：正反應放熱，升溫時平衡逆向移動；690℃；690℃-720℃；
（3）5min時，CaO的轉化率為60%，則反應的CaO為28g×0.6=16.8g，則參加反應的二氧化碳的質量為：

16.8×44

56

=13.2g，固體的反應速率應為v=

△m

△t

=

13.2g

5min

=2.64g/min，故答案為：2.64g/min；
（4）CaO吸收CO₂時，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的體積分數(shù)越大，越有利于CaO吸收，圖象斜率變大，圖象為：，故答案為：．

點評：本題考查了反應自發(fā)進行與熵變焓變的關系、化學平衡狀態(tài)的判斷、圖象分析，題目難度中等．