Question

【題目】近年科學家提出“綠色自由”構想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，再把CO2從溶液中提取出來，并使之與H2反應生成可再生能源甲醇。其工藝流程如圖所示：

（1）在合成塔中，若有4400 g CO2與足量H2反應，生成氣態(tài)的H2O和甲醇，可放出5370 kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式____________________________________________________________________。

（2）該工藝在哪些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構想中的“綠色”_____________________（至少寫兩點）。

（3）一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在不同催化劑作用下發(fā)生反應I、反應II與反應III，相同時間內CO2的轉化率隨溫度變化如下圖所示：

（圖中c點的轉化率為66.67%，即轉化了2/3）

①催化劑效果最佳的反應是__________（填“反應I”，“反應II”，“反應III”）。

②b點v (正)__________v (逆)（填 “>”， “<”， “=”）。

③若此反應在a點時已達平衡狀態(tài)，a點的轉化率比c點高的原因是__________________。

④c點時該反應的平衡常數(shù)K ＝_____________。

（4）科學家還研究了其它轉化溫室氣體的方法，利用右圖所示裝置可以將CO2轉化為氣體燃料CO。該裝置工作時，N電極的電極反應式為______________________________________________。

Answer 1

【答案】 CO2（g）+ 3H2（g）H2O（g）+ CH3OH（g） △H=== -53.7kJ/mol 減少大氣中CO2并產生清潔能源甲醇；K2CO3可循環(huán)使用；能量可以循環(huán)利用；低碳經濟等。（任選兩點） 反應I > 該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動 K=16/3 （或K=5.3） CO2+2H++2e－===CO +H2O

【解析】本題主要考查化學平衡的移動。

（1）二氧化碳的物質的量為100mol，反應中放出5370kJ的熱量，該反應的熱化學方程式：CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g） △H=== -53.7kJ/mol。

（2）該工藝在以下方面體現(xiàn)了“綠色自由”構想中的“綠色”： 減少大氣中CO2并產生清潔能源甲醇；K2CO3可循環(huán)使用；能量可以循環(huán)利用；低碳經濟等。

（3）①在相同溫度下反應I的轉化率最大，所以催化劑效果最佳的反應是反應I。

②b點反應III平衡向正反應方向建立，所以v (正)>v(逆)。

③若此反應在a點時已達平衡狀態(tài)，a點的轉化率比c點高的原因是該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動。

④反應CO2（g）+3H2（g）H2O（g）+CH3OH（g）在c點時各物質的濃度為c(CO2)=1/6mol/L、c(H2)=1/2mol/L、c(H2O)=1/3mol/L、c(CH3OH)=1/3mol/L，該反應的平衡常數(shù)K＝=16/3=5.3。

（4）該裝置工作時，在N電極CO2轉化為CO，N電極的電極反應式為CO2+2H++2e－===CO+H2O。