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【题目】为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出“绿色自由”构想:把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇.“绿色自由”构想的部分技术流程如图1
(1)合成塔中反应的化学方程式为;△H<0.从平衡移动原理分析,低温有利于提高原料气的平衡转化率.而实际生产中采用300℃的温度,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了
(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列操作的原理比较相符(填字母)
A.过滤
B.分液
C.蒸馏
D.结晶
(3)在体积为2L的合成塔中,充人2mol CO2和6mol H2 , 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示. 从反应开始到平衡,V(H2)=;能使平衡体系中 增大的措施有
(4)如将CO2与H2以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4 . 巳知
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=﹣890.3kJ/mol
H2(g)+ O2(g)═H2O(l)△H2=﹣285.5kJ/mol
写出CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式

【答案】
(1)CO2+3H2 CH3OH+H2O;催化剂的催化活性
(2)C
(3)0.24mol/(L?min);增大H2的用量等
(4)CO2(g)+4H2 (g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=﹣252.9kJ/mol
【解析】解:(1)合成塔中的反应是二氧化碳和氢气在一定条件下可生成甲醇和水,其方程式为:CO2+3H2 CH3OH+H2O;温度影响催化剂的活性,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了催化剂的催化活性,所以答案是:CO2+3H2 CH3OH+H2O;催化剂的催化活性;(2)分离沸点相差比较大,互溶的液体,可以用蒸馏的方法进行分离,所以答案是:C;(3)由图可知,10min达平衡,平衡时甲醇的浓度为0.8mol/L,所以v(CH3OH)= =0.08mol/(Lmin),反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.08mol/(Lmin)=0.24mol/(Lmin).增大H2的用量、减少生成H2O 的量等,平衡右移,可以增大n(CH3OH)/n(CO2)的值,所以答案是:0.24mol/(Lmin);增大H2的用量等;(4)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=﹣890.3kJ/mol,②H2 (g)+ O2(g)=H2O(l)△H2=﹣285.8kJ/mol,则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式可根据盖斯定律②×4﹣①得CO2(g)+4H2 (g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=﹣252.9kJ/mol,所以答案是:CO2(g)+4H2 (g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=﹣252.9kJ/mol.
【考点精析】本题主要考查了化学平衡的计算的相关知识点,需要掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题.

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