Question

【題目】2016年9月3日，二十國集團領導人杭州峰會之前，中國政府率先簽署了《巴黎協定》并向聯合國交存批準文書，體現中國為應對全球氣候變化做出了重要貢獻。為減少CO2對環境造成影響，有科學家提出設想，先把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來，并使之變為可再生燃料甲醇，流程如下：

(1)寫出分解池中反應的化學方程式___________________。

(2)在合成塔中，當有8.8gCO2與足量H2完全反應，可放出9.84×l03kJ的能量，寫出合成塔中反應的熱化學方程式______________________。

(3)在體積為l L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2在300℃下發生反應，有關物質的濃度隨時間變化如下圖所示。

①從反應開始到平衡，H2的平均反應速率v(H2)=_______ _____。

②其他條件不變，只將溫度提高到500℃，再次平衡時n(CH3OH)/n(CO2)比值___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

③從平衡移動原理分析，低溫有利于提高原料氣的轉化率，而實際生產中采用300℃的溫度，原因是_______________。

(4)目前，由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進展，其化學反應是：

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H＞0。

判斷該反應在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達到化學平衡狀態的依據是_________。

a．容器中密度不變

b．單位時間內消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚

c．v(CO2)：v(H2)=1：3

d．容器內壓強保持不變

Answer 1

【答案】

(1)2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑

(2)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/mol

(3)①0.225mol/(L·min);②減小③考慮反應快慢(或者催化劑活性)

(4)bd

【解析】

試題分析：(1)二氧化碳和飽和的碳酸鉀溶液反應生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀不穩定，加熱時分解生成碳酸鉀、二氧化碳和水，所以方程式為2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑，故答案為：2KHCO3K2CO3+H2O+CO2↑；

(2)8.8gCO2與足量H2完全反應，可放出9.84×l03kJ的能量，所以1mol二氧化碳和足量氫氣反應放出49.47KJ熱量，所以其熱化學反應方程式為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2KJ/mol，故答案為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2KJ/mol；

(3)①圖象分析，甲醇表示的反應速率==0.075mol/Lmin；依據化學方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)計算得到氫氣表示的反應速率=0.075mol/Lmin×3=0.225 mol/(Lmin)，故答案為：0.225 mol/(Lmin)；

②反應是放熱反應，若其它條件不變，只將溫度提高到800℃，平衡逆向進行，再次達平衡時n(CH3OH)/n(CO2)比值減小；故答案為：減小；

③低溫有利于提高原料氣的轉化率，而實際生產中采用300℃的溫度，原因是適當提高溫度可以加快反應速率，并且在300℃催化劑活性最高，故答案為：考慮反應快慢(或者催化劑活性)；

(4)a．恒容容器中，體積不變，據質量守恒定律，反應前后氣體質量不變，密度始終不變，所以容器中密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；b．單位時間內消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故b正確；c．v(CO2)：v(H2)的比值，無論正向進行、逆向進行還是平衡時正逆向進行，始終與化學計量數相同為1：3，所以v(CO2)：v(H2)=1：3不能說明正逆反應速率相等，不能證明反應達到平衡狀態，故c錯誤；d．該反應反應前后氣體體積本題，所以容器內壓強保持不變，說明各組分濃度不變，反應達到平衡狀態，故d正確；故答案為： bd。