Question

【题目】近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如图所示：

（1）在合成塔中，若有4400 g CO2与足量H2反应，生成气态的H2O和甲醇，可放出5370 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式____________________________________________________________________。

（2）该工艺在哪些方面体现了“绿色自由”构想中的“绿色”_____________________（至少写两点）。

（3）一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III，相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示：

（图中c点的转化率为66.67%，即转化了2/3）

①催化剂效果最佳的反应是__________（填“反应I”，“反应II”，“反应III”）。

②b点v (正)__________v (逆)（填 “>”， “<”， “=”）。

③若此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是__________________。

④c点时该反应的平衡常数K ＝_____________。

（4）科学家还研究了其它转化温室气体的方法，利用右图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时，N电极的电极反应式为______________________________________________。

Answer 1

【答案】 CO2（g）+ 3H2（g）H2O（g）+ CH3OH（g） △H=== -53.7kJ/mol 减少大气中CO2并产生清洁能源甲醇；K2CO3可循环使用；能量可以循环利用；低碳经济等。（任选两点） 反应I > 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动 K=16/3 （或K=5.3） CO2+2H++2e－===CO +H2O

【解析】本题主要考查化学平衡的移动。

（1）二氧化碳的物质的量为100mol，反应中放出5370kJ的热量，该反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g） △H=== -53.7kJ/mol。

（2）该工艺在以下方面体现了“绿色自由”构想中的“绿色”： 减少大气中CO2并产生清洁能源甲醇；K2CO3可循环使用；能量可以循环利用；低碳经济等。

（3）①在相同温度下反应I的转化率最大，所以催化剂效果最佳的反应是反应I。

②b点反应III平衡向正反应方向建立，所以v (正)>v(逆)。

③若此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动。

④反应CO2（g）+3H2（g）H2O（g）+CH3OH（g）在c点时各物质的浓度为c(CO2)=1/6mol/L、c(H2)=1/2mol/L、c(H2O)=1/3mol/L、c(CH3OH)=1/3mol/L，该反应的平衡常数K＝=16/3=5.3。

（4）该装置工作时，在N电极CO2转化为CO，N电极的电极反应式为CO2+2H++2e－===CO+H2O。