Question

科学家利用Na₂CO₃溶液的喷淋捕捉空气中的CO₂，设计技术流程如图1．
请回答下列问题：
（1）Na₂CO₃溶液喷成雾状的目的是

 

．
（2）在500℃的反应炉中发生反应的化学方程式为

 

．
（3）在整个流程中，可以循环利用的物质是

 

．
（4）为研究合成塔反应的最佳条件，在10L密闭容器中发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．

①对于图2实验结果（注：T₁、T₂均大于300℃）说法正确的是

 

（填序号）．
a．向密闭容器中不断补充CO₂，H₂转化率增大
b．该反应在T₁时的平衡常数比T₂时小
c．温度为T₁时，从反应开始到平衡，H₂的平均速率为v(H2)=

nA

tA

mol．L-1?min-1
d．平衡处于A点时密闭容器温度从T₁变到T₂，

n(H2)

n(CH3OH)

增大
②300℃时，若充入1mol CO₂和3mol H₂，从反应开始到平衡，测得CO₂的转化率为75%．则平衡常数K为

 

L²?mol^-2（用最简分数表示）．
（5）将制备的甲醇用于图3装置．当铜片的质量变化为19.2g时，a极上消耗的O₂在标准状况下的体积为

 

L．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：实验设计题,基本概念与基本理论

分析：（1）喷成雾状可增大与二氧化碳的接触面积，增大反应速率；
（2）由转换关系图可知，在500℃的反应炉中碳酸氢钠分解变成碳酸钠和水及二氧化碳；
（3）从流程图中找出循环的物质；
（4）①a．增大一种反应物浓度能提高另一种反应物转化率；
b．根据温度变化对平衡的影响，可判断平衡常数的大小；
c．根据v=

△c

△t

判断；
d．根据温度对平衡的影响，可判断出平衡移动的方向，据此再判断物质的量的变化；
②根据平衡三段式列式计算；
（5）依据原理分析写出电极反应，结合电子守恒计算．

解答： 解：（1）喷成雾状可增大与二氧化碳的接触面积，增大反应速率；
故答案为：使反应充分发生或提高反应速率；
（2）由转换关系图可知，在500℃的反应炉中碳酸氢钠分解变成碳酸钠和水及二氧化碳，反应方程式为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）从流程图中可知，碳酸氢钠分解后生成碳酸钠又循环使用，
故答案为：碳酸钠；
（4）①a．增大二氧化碳浓度反应正向进行，氢气的转化率增大，故a正确；
b．因为反应从T₁变到T₂，n（CH₃OH）变小，即平衡逆向移动，所以T₁时的平衡常数比T₂时的大，故b错误；
c．根据v=

△c

△t

可知，速率为单位时间内浓度变化，而不是物质的量的变化，故c错误；
d．由图象可知，A点的反应体系从T₁变到T₂，n（CH₃OH）变小，即平衡逆向移动，所以

n(H2)

n(CH3OH)

增大
增大，故d正确；
故选：ad．
②在300℃时，将1mol CO₂和 3molH₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂转化率为75%，则
            CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol） 1       3        0          0
变化量（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

；
故答案为：

1600

3

；
（5）当铜片的质量变化为19.2g时物质的量=

19.2g

64g/mol

=0.3mol，依据电极反应和电子守恒计算得到，铜电极电极反应：Cu-2e^-=Cu²⁺；
a电极反应为；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依据电子守恒得到，O₂～2Cu，a极上消耗的O₂物质的量为0.15mol，标准状况下的体积=0.15mol×22.4L/mol=3.36L，
故答案为：3.36．

点评：本题考查了热化学方程式书写，原电池原理和电解池原理的分析应用，化学平衡的计算方法，平衡常数概念理解计算，题目难度中等．