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_______________。

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

（3）該工藝在哪些方面體現了“綠色自由”構想中的“綠色”_______________。

（4）一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol 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”）。

②b點v (正)_________v (逆)（填 “>”， “<”， “=”）。

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_______________。

Answer 1

【答案】 KHCO3（或碳酸氫鉀） CO2（g）+ 3H2（g）H2O（g）+ CH3OH（g） △H=== -53.7kJ/mol 減少大氣中CO2并產生清潔能源甲醇；K2CO3可循環使用；能量可以循環利用，低碳經濟等。 反應I > 該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動 K=16/3 （或K=3.70） CO2+2H++2e－===CO +H2O

【解析】（1）把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，碳酸鉀與二氧化碳和水反應生成碳酸氫鉀進入到分解池中，故分解池中的主要物質是碳酸氫鉀；

（2）根據4400gCO2與足量H2反應，可放出5370 kJ的熱量，則1molCO2與H2合成甲醇放出熱量為53.70kJ，所以熱化學方程式為CO2（g）+ 3H2（g）H2O（g）+ CH3OH（g） △H=== -53.7kJ/mol；

（3）“綠色自由”構想流程中常包括物質的“循環利用”，上述流程中能體現“循環利用”的“綠色”有減少大氣中CO2并產生清潔能源甲醇；K2CO3可循環使用；能量可以循環利用，低碳經濟等；

（4）①根據圖中信息可知，在相同溫度下，反應I的CO2的轉化率最高，故其催化劑效果最佳；②a點時達到平衡，故b點時反應往正方向進行，v (正)>v (逆)；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：該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，故a點的轉化率比c點高；

④往2L恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，

CO2（g）+ 3H2（g）H2O（g）+ CH3OH（g）

開始時的濃度/mol 0.5 1.5 0 0

改變的濃度/mol 0.5× 1.5× 0.5× 0.5×

平衡時的濃度/mol 0.5× 1.5× 0.5× 0.5×

K===3.70；

（5）根據圖中信息可知，電子從M電極流向N電極，CO2得電子轉化為CO，則N電極的電極反應式為：CO2+2H++2e－=CO +H2O。