Question

捕碳技術（主要指捕獲CO₂）在降低溫室氣體排放中具有重要的作用．目前NH₃和（NH₄）₂CO₃已經被用作工業捕碳劑，它們與CO₂可發生如下可逆反應：
反應Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反應Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂HCO₃（aq）△H₂
反應Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2（NH₄）₂HCO₃（aq）△H₃
請回答下列問題：
（1）△H₃與△H₁、△H₂之間的關系是：△H₃=______．
（2）為研究溫度對（NH₄）₂CO₃捕獲CO₂效率的影響，在某溫度T₁下，將一定量的（NH₄）₂CO₃溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO₂氣體（用氮氣作為稀釋劑），在t時刻，測得容器中CO₂氣體的濃度．然后分別在溫度為T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其它初始實驗條件不變，重復上述實驗，經過相同時間測得CO₂氣體濃度，得到趨勢圖（見圖1）．則：
①△H₃______0（填＞、=或＜）．
②在T₁～T₂及T₄～T₅二個溫度區間，容器內CO₂氣體濃度呈現如圖1所示的變化趨勢，其原因是______．
③反應Ⅲ在溫度為T₁時，溶液pH隨時間變化的趨勢曲線如圖2所示．當時間到達t₁時，將該反應體系溫度上升到T₂，并維持該溫度．請在圖中畫出t₁時刻后溶液的pH變化總趨勢曲線．

（3）利用反應Ⅲ捕獲CO₂，在（NH₄）₂CO₃初始濃度和體積確定的情況下，提高CO₂吸收量的措施有______（寫出2個）．
（4）下列物質中也可能作為CO₂捕獲劑的是______．
A．NH₄Cl B．Na₂CO₃ C．HOCH₂CH₂OH D．HOCH₂CH₂NH₂．

Answer 1

（1）將反應Ⅰ倒過來書寫：
（NH₄）₂CO₃ （aq）?2NH₃ （l）+H₂O （l）+CO₂ （g）-△H₁
將反應Ⅱ×2：
2NH₃ （l）+2H₂O （l）+2CO₂ （g）?2NH₄HCO₃ （aq） 2△H₂
得：（NH₄）₂CO₃ （aq）+H₂O （l）+CO₂ （g）?2NH₄HCO₃ （aq）△H₃=2△H₂-△H₁ ；
故答案為：2△H₂-△H₁；
（2）①由圖1可知：在溫度為T₃時反應達平衡，此后溫度升高，c（CO₂）增大，平衡逆向移動，說明反應Ⅲ是放熱反應△H₃＜0；
②在T₃前反應未建立平衡，無論在什么溫度下（NH₄）₂CO₃ （aq）總是捕獲CO₂，故c（CO₂）減小；
③反應Ⅲ在溫度為T₁時建立平衡后（由圖2可知：溶液pH不隨時間變化而變化），迅速上升到T₂并維持溫度不變，平衡逆向移動，溶液pH增大，在T₂時又建立新的平衡，圖象應為，；
故答案為：①＜；
②T₁-T₂區間，化學反應未達到平衡，溫度越高，化學反應的速率越快，所以CO₂被捕獲的量隨溫度升高而提高．T₄-T₅區間，化學反應已達到平衡，由于正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，所以不利于CO₂的捕獲．
③

（3）根據平衡移動原理，降低溫度或增大c（CO₂），故答案為：降低溫度；增大CO₂濃度
（4）具有堿性的物質均能捕獲CO₂，反應如下：Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃；HOCH₂CH₂NH₂+CO₂+H₂O=HOCH₂CH₂NH₃⁺+HCO₃^-；故答案為B、D．