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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下:

(1)合成塔中反应的化学方程式为
CO2+3H2
一定条件
→CH3OH+H2O
CO2+3H2
一定条件
→CH3OH+H2O
;△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
催化剂的催化活性
催化剂的催化活性

(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列
C
C
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)工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施.“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括
高温水蒸气
高温水蒸气

(4)在体积为2L的合成塔中,充入2mol CO2和6mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.从反应开始到平衡,v(H2)=
0.24mol/(L?min)
0.24mol/(L?min)
;能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的措施有
增大H2的用量等
增大H2的用量等

(5)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.已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol,H2 (g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H2=-285.8kJ/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
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ/mol
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ/mol
分析:(1)根据工艺流程可知,合成塔内反应是氢气与二氧化碳反应生成甲醇和水;
工业生产条件选择要考虑转化率、反应速率、对催化剂的影响、材料、成本等多方面综合考虑;
(2)从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液,甲醇与水互溶,沸点相差大;
(3)由流程图可以找出循环利用的物质;
(4)由图可知,10min达平衡,根据v=
△c
△t
计算v(CH3OH)反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率;
平衡向正反应移动,可以增大n(CH3OH)/n(CO2)的值;
(5)根据盖斯定律构造目标热化学方程式.
解答: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
一定条件
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,
故答案为:CO2+3H2
一定条件
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,故选:C;
(3)由工艺流程可知,可重复利用的物质有K2CO3溶液和CO2、H2、高温水蒸气,故答案为:高温水蒸气;
(4)由图可知,10min达平衡,平衡时甲醇的浓度为0.8mol/L,
所以v(CH3OH)=
0.8mol/L
10min
=0.08mol/(L?min),反应速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.08mol/(L?min)=0.24mol/(L?min).
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,
故答案为:0.24mol/(L?min);增大H2的用量等;
(5)已知:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ/mol,
②H2 (g)+
1
2
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,
故答案为:CO2(g)+4H2 (g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ/mol.
点评:本题通过研究二氧化碳对环境的影响,考查学生分析图示及书写方程式的能力、化学反应速率计算、热化学方程式书写等,解题时首先要根据流程图明确物质的制备过程.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?烟台模拟)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下:

(1)吸收池中主要反应的离子方程式为
CO32-+CO2+H2O=2HCO3-
CO32-+CO2+H2O=2HCO3-
,该过程中反应液的pH
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)合成塔中反应的化学方程式为
CO2+3H2
   催化剂   
.
加热加压
CH3OH+H2O
CO2+3H2
   催化剂   
.
加热加压
CH3OH+H2O
;△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
催化剂的催化活性
催化剂的催化活性
.若反应不使用催化剂,其他条件不变时,△H
不变
不变
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)从合成塔分离出甲醇的原理与下列
C
C
操作的原理比较相符(填字母)
     A.过滤  B.分液  C.蒸馏  D.结晶
工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施.“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括
高温水蒸气或反应热
高温水蒸气或反应热

(4)若在实验室模拟“绿色自由”构想,则需要制取氢气.现要组装一套可以控制氢气输出速率的装置,则必需选用的下列仪器为
BCE
BCE
(填字母).

将氢气通入模拟合成塔前必须进行的操作是
检验氢气的纯度
检验氢气的纯度

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(14分) 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下:

(1)合成塔中反应的化学方程式为                                 ;△H<0。该反应为可逆反应,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

工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施。“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括                      

(3)一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 molCO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是   

A.升高温度能使增大

B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%

C.3 min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率

D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率υ(H2)=0.075 mol•L1•min1

 (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 

写出C02(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式

___________                   _____

 

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年浙江省杭州市高三上学期第一次月考化学试卷 题型:计算题

(12分)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下

(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

工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施。“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括           .

(3)在体积为2L的合成塔中,充人2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

从反应开始到平衡,V(H2) =______________;能使平衡体系中nCH3OH)/n(CO2)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

写出C02(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式________________。

 

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年安徽省高三上学期第四次模拟考试化学试卷 题型:填空题

(16分)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下:

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                                     。

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)工业流程中一定包括“循环利用”,“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施。“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的,除K2CO3溶液和CO2、H2外,还包括                 。

(4)在体积为2L的合成塔中,充入2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡,v(H2) =______________;能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的措施有                        。

(5)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) ΔH1=-890.3kJ/mol

H2 (g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH2=-285.8kJ/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________________。

 

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