Question

有科学家提出回收利用空气中CO₂的构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液中，溶液可吸收CO₂生成碳酸氢钾；加热该溶液使之又分解出CO₂，使其在合成塔内与氢气反应生成甲醇（CH₃OH）和水．简要的生产流程如如图所示：

（说明：吸收池中盛有饱和的K₂CO₃溶液，合成塔内的反应条件为300℃、200kPa和催化剂）
（1）合成塔中发生反应的化学方程式．
（2）请在图中标出可循环利用的物质名称和循环方向．
（3）若空气不经吸收池和分解池而直接通入合成塔，你认为可行吗？请简述原因．
（4）请计算生产4.8t甲醇，可回收空气中CO₂的质量是多少？

Answer 1

解：（1）由题中给出的条件可知，在合成塔中发生反应是：二氧化碳和氢气在催化剂和加温加压下，生成甲醇和水，方程式为：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O；
（2）由图示可以看出：碳酸钾在被循环利用，且是在吸收池中反应在分解池中生成，循环方向如图：
（3）由于空气中的二氧化碳含量太低，通过吸收池和分解池是为了加大二氧化碳的浓度，之后再通入合成塔．所以，不行、如果直接通入合成塔，由于空气中CO₂的含量太低了，不利于生成甲醇的反应进行；
（4）设可回收空气中CO₂的质量是X
CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O
44 32
X 4.8t
解得：X=6.6t
故答为：（1）CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O；（2）如上图；（3）不行、如果直接通入合成塔，由于空气中CO₂的含量太低了，不利于生成甲醇的反应进行；（4）6.6．
分析：（1）根据图示分析，合成塔中发生的反应是：二氧化碳和氢气在催化剂和加温加压下，生成甲醇和水；
（2）根据流程图分析循环利用的物质：可以看出碳酸钾在被循环利用，且是在吸收池中反应在分解池中生成；
（3）根据空气中二氧化碳的含量进行分析；
（4）根据反应的方程式，由甲醇的质量可求出二氧化碳的质量．
点评：此题通过研究二氧化碳对环境的影响考察对二氧化碳的了解．根据题中的条件对化学方程式的推理，根据化学方程式进行数据的求解都是考察的重点．