Question

【題目】近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量的空氣吹入溶液中，再把從溶液中提取出來，并使之與反應(yīng)生成可再生能源甲醇。其工藝流程如圖所示：

(1)分解池中主要物質(zhì)是______；

(2)在合成塔中，若有與足量恰好完全反應(yīng)，生成氣態(tài)的水和甲醇，可放出5370kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______；

(3)該工藝在那些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構(gòu)想中的“綠色”______。(答二條)

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

圖中c點的轉(zhuǎn)化率為，即轉(zhuǎn)化了

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

②b點v (正)______ v (逆)(填“>”，“<”，“=”)。

③若此反應(yīng)在a點時已達(dá)平衡狀態(tài)，a點的轉(zhuǎn)化率比c點高的原因是______。

④c點時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。

⑤一定條件下，向2L恒容密閉的上述容器中再充入1mol和3mol，達(dá)到新的化學(xué)平衡后，的濃度較原平衡濃度______填“增大”、“減小”或“不變”。

(5)科學(xué)家還研究了其它轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用圖所示裝置可以將轉(zhuǎn)化為氣體燃料該裝置工作時，N電極的電極反應(yīng)式為______。

Answer 1

【答案】或碳酸氫鉀 減少大氣中CO2并產(chǎn)生清潔能源甲醇；可循環(huán)使用；能量可以循環(huán)利用，低碳經(jīng)濟(jì)等 反應(yīng)I > 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動 增大

【解析】

空氣中的CO2與K2CO3溶液生成KHCO3，碳酸氫鉀不穩(wěn)定，在分解池中加熱分解生成碳酸鉀和二氧化碳、水，二氧化碳與氫氣合成甲醇，
（1）吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液，吸收空氣中的二氧化碳，轉(zhuǎn)化為KHCO3；
（2）先計算1mol二氧化碳反應(yīng)放出熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（3）減少大氣中的二氧化碳的含量并產(chǎn)生清潔能源甲醇；可循環(huán)使用；能量可以循環(huán)利用，低碳經(jīng)濟(jì)等都體現(xiàn)了“綠色自由”構(gòu)想中的“綠色”；
（4）①不同溫度下轉(zhuǎn)化率最高或者達(dá)到相同轉(zhuǎn)換率溫度最低的催化劑效果好；
②通過判斷b點是否為平衡狀態(tài)判斷正逆反應(yīng)速率大小；
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，T4反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，升高溫度到T5平衡向逆反應(yīng)移動，從而使CO2的轉(zhuǎn)化率降低。故T4的a點轉(zhuǎn)化率比T5的c點高；
④通過轉(zhuǎn)化率列三段式求出平衡濃度，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；

⑤恒容再充入 1mol CO2和3mol H2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動；
（5）該裝置中，根據(jù)電子流向知，M是負(fù)極，N是正極。

飽和溶液吸收生成，所以分解池中主要溶質(zhì)為，

故答案為：或碳酸氫鉀；

與足量反應(yīng)，生成氣態(tài)的和甲醇，反應(yīng)的方程式為：，的物質(zhì)的量為，與足量反應(yīng)，生成氣態(tài)的和甲醇，可放出5370kJ的熱量，則參加反應(yīng)，反應(yīng)的焓變?yōu)?/span>，

故答案為：；

該工藝體現(xiàn)了“綠色自由”構(gòu)想的“綠色”理念，根據(jù)流程分析，用合成甲醇，有助于減少大氣中的，同時溶液可以循環(huán)利用，體現(xiàn)了低碳、環(huán)保，

故答案為：減少大氣中并產(chǎn)生清潔能源甲醇；可循環(huán)使用；能量可以循環(huán)利用，低碳經(jīng)濟(jì)等；

使用不同的催化劑，催化效果不同，CO的轉(zhuǎn)化率不一樣，根據(jù)圖象分析，催化效果最好的反應(yīng)是反應(yīng)Ⅰ，故答案為：反應(yīng)Ⅰ；

溫度升高，仍能繼續(xù)反應(yīng)，說明該溫度時反應(yīng)尚未達(dá)到化學(xué)平衡，反應(yīng)仍能向右進(jìn)行，則反應(yīng)速率；

若此反應(yīng)在a點時已達(dá)平衡狀態(tài)，a點的轉(zhuǎn)化率比c點高，根據(jù)圖象，溫度升高，從a到c過程中轉(zhuǎn)化率降低，說明溫度升高不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動；

點的轉(zhuǎn)化率為，即轉(zhuǎn)化了，起始時往2L恒容密閉容器中充入和，則平衡體系中，，，所以反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為；

一定條件下，向2L恒容密閉的上述容器中再充入1mol和3mol，增大了壓強(qiáng)，平衡向著正向移動，達(dá)到新的化學(xué)平衡后，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，平衡后二氧化碳的物質(zhì)的量比原平衡大，則的濃度較原平衡濃度會增大；

根據(jù)裝置圖分析，N電極上轉(zhuǎn)化為CO，過程為得電子反應(yīng)，參與反應(yīng)生成，則N電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：。