Question

最近科学家提出一种“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO₂转变为甲醇．其技术流程如下：
（1）碳酸钾溶液所起的作用是

 

；化学方程式为

 

；
（2）分解池中发生反应化学方程式为：

 

；
（3）上述流程中能体现循环利用的物质有

 

；
（4）合成塔中生成甲醇的反应，其原子利用率理论上

 

（能、否）达到100%若合成塔中有2.2kgCO₂与足量H₂恰好完全反应，可放出2473.5kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式

 

．
（5）如果空气不经过吸收池和分解池，而是直接通入合成塔，你认为

 

（填“可行”或“不可行”），理由是

 

．
上述合成反应具有一定的可逆性，从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，而实际生产中采用300°C的温度，其原因是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：把空气吹入碳酸钾溶液，碳酸钾会吸收空气中二氧化碳气体，得到碳酸氢钾溶液，在高温水蒸汽中碳酸氢钾分解生成碳酸钾，二氧化碳和水，目的是富集二氧化碳，进入合成塔，通入氢气在一定温度压强下反应生成甲醇；
（1）碳酸钾吸收空气中二氧化碳反应生成碳酸氢钾；
（2）分解池中是碳酸氢钾分解生成碳酸钾、二氧化碳和水；
（3）依据即可以做反应物有做生成物的物质可以循化利用分析；
（4）依据合成甲醇的反应产物分析判断原子利用率，原子利用率是指反应物中的所有原子进入期望产物中的百分比，反应达到完全转化，即100%转化为目标产物；
（5）空气中的氧气和氢气混合加热或点燃可能发生爆炸；依据影响反应速率的因素分析，此温度会提高反应速率，催化剂活性最大；

解答： 解：（1）碳酸钾能和二氧化碳反应生成碳酸氢钠，所以碳酸钾的作用是：吸收空气中二氧化碳，富集空气中的CO₂，反应的化学方程式为：K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃；
故答案为：富集空气中的CO₂，K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃；
（2）在加热条件下，碳酸氢钾能分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，化学方程式为：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案为：2KHCO₃

△   .

K₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）在吸收池中碳酸钾、水是反应物，在分解池中碳酸钾、水是生成物，所以碳酸钾、水可循环使用；
故答案为：碳酸钾溶液和高温水蒸气；
（4）CO₂与H₂在300℃、2KPa的条件下生成水和甲醇，化学方程式为：CO₂+3H₂

△   .

H₂O+CH₃OH，产物有甲醇、还有H₂O，不符合转化率100%，若合成塔中有2.2kgCO₂与足量H₂恰好完全反应，可放出2473.5kJ的热量，1mol二氧化碳反应放热49.47KJ，写出合成塔中发生反应的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.4KJ/mol；
故答案为：否，CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.4KJ/mol；
（5）如果空气不经过吸收池和分解池，而是直接通入合成塔，空气中的氧气和氢气混合加热或点燃可能发生爆炸，引发危险；依据影响反应速率的因素分析，此温度会提高反应速率，催化剂活性最大；
故答案为：不可以，空气中的氧气和氢气混合加热或点燃可能发生爆炸，提高反应速率，催化剂活性最大；

点评：本题考查了甲醇的工业生产，主要考查物质的相互转化和制备的方法及注意事项，在解答时，首先分析题中的转化流程，然后结合学过的知识进行解答，题目难度中等．