Question

【題目】甲醇是一種可再生的綠色能源，是一種溫室氣體，都是重要的化工原料。

(1)已知CO(g)+2H2(g)CH3OH(1)；ΔH=-129kJ·mol1，該反應的ΔS_________(填“>”或“<”)0。

(2)向溫度不同容積均為1L的a、b、c、d、e五個恒容密閉容器中各充入3molCO2、7molH2的混合氣體，控制適當條件使其同時發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=QkJ·mol1，反應過程中維持各容器溫度不變，測得t1時刻各容器中H2O的體積分數(shù)(H2O)如圖所示。

①Q_______(填“>”或“<”)0，五個容器中肯定處于非平衡狀態(tài)的是_________。

②t1時刻時，容器a中正反應速率________(填“大于”“小于”或“等于”)容器e中正反應速率；

③Td℃時，該反應的平衡常數(shù)K=__________；

④欲提高H2的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有______________________，(寫出兩種)；

(3)碳捕捉技術的應用既可降低碳排放也可得到重要的化工產(chǎn)品．

①請寫出CO2的電子式_______________________________。

②NaOH溶液是常用的碳捕捉劑，若某次捕捉后得到的溶液中c(NaHCO3)∶c(Na2CO3)=1∶1，則所得溶液的離子濃度的大小關系是____________。

③在清除鍋爐水垢的過程中，需要用Na2CO3將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，將微溶的CaSO4難溶性的CaCO3的理由是____________________________________。

Answer 1

【答案】< < a、b 小于 4 降低溫度、增大二氧化碳的量、增大壓強 c(Na+)> c(HCO)>c(CO)> c(OHˉ)>c(H+) CaSO4難溶于酸，而CaCO3易溶于酸中

【解析】

(2)圖示各點表示t1時刻各容器中H2O的體積分數(shù)(H2O)，據(jù)圖可知c點之前隨溫度上升H2O的體積分數(shù)增大，c點之后隨溫度的上升減小，說明在c點之前a、b兩點在t1時刻時反應還未達到平衡，c點之后的d、e二點反應達到平衡；且隨溫度升高，平衡時水的體積分數(shù)減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。

(1)該反應是氣體減少的反應，所以ΔS<0；

(2)①根據(jù)分析可知該反應正反應為放熱反應，焓變小于零，所Q<0；五個容器中肯定處于非平衡狀態(tài)的是a、b；

②容器a中溫度小于容器e中的溫度，兩容器中水的體積分數(shù)相差不大，所以速率主要受溫度影響，則容器a中正反應速率小于容器e中正反應速率；

③初始投料為3molCO2、7molH2，設平衡時轉(zhuǎn)化的CO2為x，容器體積為1L，列三段式有：

該溫度下平衡時H2O的體積分數(shù)為，則有，解得x=2，所以平衡時CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度分別為1mol/L、1mol/L、2mol/L、2mol/L，平衡常數(shù)K==4；

④該反應為體積減小的放熱反應，所以欲提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以降低溫度或者增大二氧化碳的量或者增大壓強；

(3)①CO2為共價化合物，其電子式為；

②溶液中c(NaHCO3)∶c(Na2CO3)=1∶1，鈉離子不發(fā)生水解，所以c(Na+)最大，碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，所以c(HCO)>c(CO)，碳酸根和碳酸氫根的水解使溶液顯堿性，所以c(OHˉ)>c(H+)，水解是微弱的，則溶液中c(Na+)> c(HCO)>c(CO)> c(OHˉ)>c(H+)

③因為CaSO4難溶于酸，難除去，而CaCO3易溶于酸中從而易除去，所以在清除鍋爐水垢的過程中，需要用Na2CO3將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3。