Question

【題目】近年科學家提出“綠色自由”構想。把含有大量的空氣吹入溶液中，再把從溶液中提取出來，并使之與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，若有與足量恰好完全反應，生成氣態的水和甲醇，可放出5370kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式______；

(3)該工藝在那些方面體現了“綠色自由”構想中的“綠色”______。(答二條)

(4)一定條件下，向2L恒容密閉容器中充入1mol和3mol，在不同催化劑作用下發生反應I、反應II與反應III，相同時間內的轉化率隨溫度變化如圖所示：

圖中c點的轉化率為，即轉化了

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=______。

⑤一定條件下，向2L恒容密閉的上述容器中再充入1mol和3mol，達到新的化學平衡后，的濃度較原平衡濃度______填“增大”、“減小”或“不變”。

(5)科學家還研究了其它轉化溫室氣體的方法，利用圖所示裝置可以將轉化為氣體燃料該裝置工作時，N電極的電極反應式為______。

Answer 1

【答案】或碳酸氫鉀 減少大氣中CO2并產生清潔能源甲醇；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 增大

【解析】

空氣中的CO2與K2CO3溶液生成KHCO3，碳酸氫鉀不穩定，在分解池中加熱分解生成碳酸鉀和二氧化碳、水，二氧化碳與氫氣合成甲醇，
（1）吸收池中盛有飽和碳酸鉀溶液，吸收空氣中的二氧化碳，轉化為KHCO3；
（2）先計算1mol二氧化碳反應放出熱量，注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程式；
（3）減少大氣中的二氧化碳的含量并產生清潔能源甲醇；可循環使用；能量可以循環利用，低碳經濟等都體現了“綠色自由”構想中的“綠色”；
（4）①不同溫度下轉化率最高或者達到相同轉換率溫度最低的催化劑效果好；
②通過判斷b點是否為平衡狀態判斷正逆反應速率大小；
③該反應為放熱反應，T4反應已經達到平衡，升高溫度到T5平衡向逆反應移動，從而使CO2的轉化率降低。故T4的a點轉化率比T5的c點高；
④通過轉化率列三段式求出平衡濃度，帶入平衡常數表達式計算；

⑤恒容再充入 1mol CO2和3mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動；
（5）該裝置中，根據電子流向知，M是負極，N是正極。

飽和溶液吸收生成，所以分解池中主要溶質為，

故答案為：或碳酸氫鉀；

與足量反應，生成氣態的和甲醇，反應的方程式為：，的物質的量為，與足量反應，生成氣態的和甲醇，可放出5370kJ的熱量，則參加反應，反應的焓變為，

故答案為：；

該工藝體現了“綠色自由”構想的“綠色”理念，根據流程分析，用合成甲醇，有助于減少大氣中的，同時溶液可以循環利用，體現了低碳、環保，

故答案為：減少大氣中并產生清潔能源甲醇；可循環使用；能量可以循環利用，低碳經濟等；

使用不同的催化劑，催化效果不同，CO的轉化率不一樣，根據圖象分析，催化效果最好的反應是反應Ⅰ，故答案為：反應Ⅰ；

溫度升高，仍能繼續反應，說明該溫度時反應尚未達到化學平衡，反應仍能向右進行，則反應速率；

若此反應在a點時已達平衡狀態，a點的轉化率比c點高，根據圖象，溫度升高，從a到c過程中轉化率降低，說明溫度升高不利于反應正向進行，反應為放熱反應，故答案為：該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動；

點的轉化率為，即轉化了，起始時往2L恒容密閉容器中充入和，則平衡體系中，，，所以反應的化學平衡常數為；

一定條件下，向2L恒容密閉的上述容器中再充入1mol和3mol，增大了壓強，平衡向著正向移動，達到新的化學平衡后，二氧化碳的轉化率增大，平衡后二氧化碳的物質的量比原平衡大，則的濃度較原平衡濃度會增大；

根據裝置圖分析，N電極上轉化為CO，過程為得電子反應，參與反應生成，則N電極上發生的電極反應為：。