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）分解池中主要物質是_______________。（填化學式）

（2）在合成塔中，若有4400g CO2與足量H2反應，生成氣態的H2O和甲醇，可放出5370kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為_______________________________________。

（3）該工藝體現了“綠色自由”構想的“綠色”理念的方面有_______________________(任答一條)。

（4）一定條件下，往2 L恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2，在不同催化劑作用下發生反應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”）。同一種催化劑，溫度越高，催化效果____（填“不變”、“增強”、“減弱”），分析其原因可能是_________（填字母）。

A．溫度升高，平衡逆向移動 B．溫度升高，催化劑失活

C．溫度升高，催化劑脫附率增加 D．溫度升高，平衡常數減小

②b點v(正)______v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

③若此反應在a點時已達平衡狀態，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K＝______。

（5）科學家還研究了其它轉化溫室氣體的方法，利用下圖所示裝置可以將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___________________________，若導線中通過電子為a mol，則M極電解質溶液中H＋改變量為________mol。

Answer 1

【答案】 KHCO3 CO2(g)+3H2(g) = H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=-53.7 kJ/mol 減少大氣污染并產生清潔能源甲醇；可循環使用；能量可以循環利用，低碳經濟都體現了“綠色自由”構想中的“綠色” 反應I 減弱 BC > 該反應正反應方向為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，轉化率降低 5.33 L2mol-2 CO2+2e-+2H+=CO+H2O 0

【解析】（1）吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液，吸收空氣中的二氧化碳，轉化為KHCO3；（2）1mol二氧化碳反應放出熱量為5370kJ×=53.7kJ，該反應的熱化學方程式為：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=-53.7KJ/mol；（3）減少大氣中并產生清潔能源甲醇；可循環使用；能量可以循環利用，低碳經濟等都體現了“綠色自由”構想中的“綠色”；（4）①由圖象知：反應Ⅰ在較低溫度T3時CO2就達到80%的轉化率，催化劑效果最佳的反應是反應Ⅰ；②T3的b點時，反應未達到限度，故v（正）>v（逆）；③該反應為放熱反應，T4反應已經達到平衡，升高溫度到T5平衡向逆反應移動，從而使CO2的轉化率降低．T4的a點轉化率比T5的c點高；

④c點時， CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始（mol/L）：0.6 1.8 0 0

轉化（mol/L）：0.6× 0.6×2 0.6× 0.6×

平衡（mol/L）：0.2 0.6 0.4 0.4

在溫度為T5時，該反應的平衡常數K===3.70；（5）該裝置中，根據電子流向知，M是負極，N是正極，正極得電子發生還原反應，反應式為CO2+2e-+2H+=CO+H2O；M電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，總反應式為2CO2 =2CO+O2，故若導線中通過電子為a mol，則M極電解質溶液中H＋改變量為0mol。