Question

【題目】碳捕集封存作為減少溫室氣體排放的一種手段，受到許多國家的重視，將捕獲的二氧化碳轉化為可用產品將促進這技術的推廣使用。

I.某校科研小組的同學設計用氫氧化鈉溶液來“捕捉”二氧化碳，其基本過程如圖裝置(部分條件及物質末標出)。

(1)在整個“捕捉”過程中，將NaOH溶液噴成霧狀是為了___________，可以循環利用的物質是___________ 。

(2)一定條件下，不同物質的量的CO2與不同體積的1.0mol/LNaOH溶液充分反應放出的熱量如下表所示:

反應序號	CO2的物質的量/mol	NaOH溶液的體積/L	放出的熱量/kJ
1	0.5	0.75	a
2	1.0	2.00	b

該條件下CO2與NaOH溶液反應生成NaHCO3溶液的熱化學方程式為____________ 。

(3)下列溶液中，同樣能用于“捕捉”二氧化碳的是________(填序號)。

A.KNO3溶液 B.CaCl2溶液 C.CuSO4溶液 D.Na2CO3溶液

II.在海洋碳循環中，通過如圖所示的途徑固碳。

(1)寫出鈣化作用的離子方程式:______________。

(2)利用如圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環境溫室氣體含量。

①結合方程式簡述提取CO2的原理:________________。

②用該裝置產生的物質處理b室排出的海水，合格后排回大海。處理至合格的方法是_____________。

Answer 1

【答案】 增加氫氧化鈉與二氧化碳的接觸面積，提高了氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收率 氫氧化鈉與氧化鈣 CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=(4ab)kJ/mol D +Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O a室接電源的正極，為陽極，發生反應2H2O4e－=O2+4H+；氫離子通過陽離子交換膜進入b室，發生反應H++=H2O+CO2↑ 用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調節至適當的pH

【解析】分析：I.根據題干提供的信息進行分析，捕捉室中含有氫氧化鈉溶液,氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水；氧化鈣能與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣能與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，碳酸鈣可以高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳,據此解答。

II. 本題考查海水的綜合利用以及原電池和電解池的工作原理。

詳解: I. (1) 在整個“捕捉”過程中，將NaOH溶液噴成霧狀是為了增加氫氧化鈉與二氧化碳的接觸面積，提高了氫氧化鈉溶液對二氧化碳的吸收率； 在循環的過程中,氧化鈣和氫氧化鈉都可以循環利用,故填:氧化鈣、氫氧化鈉；

(2) 根據表中數據寫出對應的反應為：

① CO2(g)+NaOH(aq)= Na2CO3(aq)+NaHCO3(aq)+H2O(l) ΔH=akJ/mol；

②CO2(g)+2NaOH(aq)= Na2CO3(aq)+ H2O(l) ΔH=bkJ/mol；

根據蓋斯定律：①×4-②得：CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=(4ab)kJ/mol；
因此，本題答案為：CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=(4ab)kJ/mol

(3)碳酸鈉溶液能吸收二氧化碳，故本題選D。

II.（1）反應物中含有碳酸氫根，生成物為碳酸鈣，依據元素守恒以及電荷守恒得出方程式為：Ca2+＋2HCO3－= CaCO3↓＋CO2↑＋H2O；

（2）①a室：2H2O-4e-=4H++O2↑，氫離子通過陽離子交換膜進入b室，發生反應：H++HCO3-=CO2↑+H2O；

本題答案為：a室接電源的正極，為陽極，發生反應2H2O4e－=O2+4H+；氫離子通過陽離子交換膜進入b室，發生反應H++=H2O+CO2↑

②c室：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調節至裝置入口海水的pH。