Question

【题目】捕集CO2的技术对解决全球温室效应意义重大。目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，涉及的化学反应如下：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)+Q（Q＞0）

完成下列填空：

（1）该反应的平衡常数表达式为________________________________。如果改变某种条件，平衡向正反应方向移动，则平衡常数________（填写编号）。

a、一定增大 b、一定减小 c、可能增大 d、可能减小 e、可能不变

（2）为了提高CO2的捕获百分率，可采取的措施是____________________。（任写一条）

（3）向2L某密闭容器充入1mol CO2和4mol H2，一定条件下发生上述反应。5min末测得气体的物质的量减少了20%，则0～5min内CO2的平均反应速率为_______________。CO2还可应用于纯碱工业。工业生产纯碱的过程中，向饱和的氨化食盐水中通入足量CO2的生产环节又被称为“碳酸化”。

（4）碳酸化时产生的现象是____________________________。碳酸化过程中，溶液中c(CO32-)的变化情况为____________________。

（5）碳酸化后过滤，留在滤液中的阳离子主要有_______________（填写化学式）。简述检验滤液中Cl- 离子的实验操作。________________________________

Answer 1

【答案】 K= ce 增大压强等，合理即可 0.05mol/(L·min) 有晶体析出 先增大，后减小 NH4+ 取样，向其中滴加硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，有白色沉淀生成，则滤液中含Cl-，反之则不含。

【解析】（1）平衡常数为反应达平衡后生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数表达式为K= ；如果改变温度，平衡常数一定发生变化，因为该反应为放热反应，降低温度，平衡右移，则平衡常数增大；若是改变浓度，压强或使用催化剂，都不能改变反应的平衡常数，c、e正确；正确答案：K= ；c 、e。

（2）该反应为一个正向体积缩小的放热反应，因此可以增大压强，平衡右移，提高CO2的捕获百分率；正确答案：增大压强。（合理即可）

（3）设反应中CO2的消耗量为x mol，根据题给信息进行计算：

CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)

起始量 1 4 0 0

变化量 x 4x x 2x

剩余量 1-x 4-4x x 2x

[（1+4）-（1-x+ 4-4x+ x+ 2x）]/(（1+4）×100%=20%，x=0.5mol ，则0～5min内CO2的平均反应速率为0.5/2/5=0.05mol/(L·min)；正确答案：0.05mol/(L·min)。

（4）二氧化碳与饱和的氨化食盐水反应生成碳酸氢钠和氯化铵，由于碳酸氢钠的溶解度较小，在溶液中析出，因此碳酸化时产生的现象是有晶体析出；碳酸化过程中，碳酸存在两步电离，H2CO3H++HCO3-、HCO3-H++ CO32-,在碱性环境下，减小了氢离子浓度，平衡右移，促进了电离，c(CO32-)浓度增大，随着二氧化碳气体的量增多，CO2+ CO32-+ H2O= 2HCO3-，所以c(CO32-)浓度又减小；正确答案：有晶体析出；先增大，后减小。

（5）碳酸化后过滤，滤液为氯化铵溶液，所以留在滤液中的阳离子主要有NH4+； Cl- 离子的检验需要先加入硝酸酸化，然后再加硝酸银溶液，观察有白色沉淀出现即可得证；正确答案：NH4+；取样，向其中滴加硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，有白色沉淀生成，则滤液中含Cl-，反之则不含。