捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO
2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用.目前NH
3和(NH
4)
2CO
3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑,它們與CO
2可發(fā)生如下可逆反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:2NH
3(l)+H
2O(l)+CO
2(g)?(NH
4)
2CO
3(aq)△H
1反應(yīng)Ⅱ:NH
3(l)+H
2O(l)+CO
2(g)?NH
4HCO
3(aq)△H
2反應(yīng)Ⅲ:(NH
4)
2CO
3(aq)+H
2O(l)+CO
2(g)?2NH
4HCO
3(aq)△H
3請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)△H
3與△H
1、△H
2之間的關(guān)系是:△H
3=
2△H2-△H1
2△H2-△H1
.
(2)反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為
.
(3)為研究溫度對(duì)(NH
4)
2CO
3捕獲CO
2效率的影響,在某溫度T
1下,將一定量的(NH
4)
2CO
3溶液置于密閉容器中,并充入一定量的CO
2氣體(用氮?dú)庾鳛橄♂寗?,在t時(shí)刻,測(cè)得容器中CO
2氣體的濃度.然后分別在溫度為T(mén)
2、T
3、T
4、T
5下,保持其他初始實(shí)驗(yàn)條件不變,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),經(jīng)過(guò)相同時(shí)間測(cè)得CO
2氣體濃度,得到趨勢(shì)圖(見(jiàn)圖1).則:
①△H
3<
<
0(填“>”、“=”或“<”).
②在T
1~T
2及T
4~T
5兩個(gè)溫度區(qū)間,容器內(nèi)CO
2氣體濃度呈現(xiàn)如圖1所示的變化趨勢(shì),其原因是
T1~T2區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡,溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,所以CO2被捕獲的量隨溫度升高而提高.T4~T5區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡,由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以不利于CO2捕獲
T1~T2區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡,溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,所以CO2被捕獲的量隨溫度升高而提高.T4~T5區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡,由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以不利于CO2捕獲
.
③反應(yīng)Ⅲ在溫度為T(mén)
1時(shí),溶液pH隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線(xiàn)如圖2所示.當(dāng)時(shí)間到達(dá)t
1時(shí),將該反應(yīng)體系溫度迅速上升到T
2,并維持該溫度.請(qǐng)?jiān)谠搱D中畫(huà)出t
1時(shí)刻后溶液的pH變化總趨勢(shì)曲線(xiàn).
(4)利用反應(yīng)Ⅲ捕獲CO
2,在(NH
4)
2CO
3初始濃度和體積確定的情況下,提高CO
2吸收量的措施有
降低溫度,增加CO2濃度(或分壓)
降低溫度,增加CO2濃度(或分壓)
(5)下列物質(zhì)中也可以作為CO
2捕獲劑的是
BD
BD
.
A.NH
4Cl B.Na
2CO
3 C.HOCH
2CH
2OH D.HOCH
2CH
2NH
2.
【答案】2△H
2-△H
1;K=
;<;T
1~T
2區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)未達(dá)到平衡,溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快,所以CO
2被捕獲的量隨溫度升高而提高.T
4~T
5區(qū)間,化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡,由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以不利于CO
2捕獲;降低溫度,增加CO
2濃度(或分壓);BD