Question

【题目】综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。

（1） H2 和CO合成甲醇反应为：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）（正反应是放热反应）。在恒温，体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H2，10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH3OH（g）。则达到平衡时CO的浓度为_______；10min内用H2表示的化学反应速率为_______；若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率，可采取的措施有_______（填一种合理的措施）。

（2） 二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)+Q。

①该反应的平衡常数表达式为K=________。②在恒容密闭容器中使CO2和H2（物质的量之比为1∶3）发生上述反应，反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如下图所示，则Q_________0（填“大于”或“小于”）

（3） 如下图所示，利用缺铁氧化物[如Fe0.9O]可实现CO2的综合利用。请说明该转化的2个优点_____________。若用1 mol缺铁氧化物[Fe0.9O]与足量CO2完全反应可生成________mol C(碳)。

Answer 1

【答案】 0.4mol/L 0.04mol/（L·min） 增大压强（增加H2的量） 大于 将CO2转化为C和O2、利用了太阳能；Fe3O4可循环使用 0.1

【解析】(1)10min后达到平衡，测得含有0.4molCH3OH(g)，则

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

开始（mol）1.2 1 0

转化 0.4 0.8 0.4

平衡 0.8 0.20.4

10min后达到平衡时CO的浓度为c===0.4mol/L；10min内用H2表示的平均反应速率为=0.04mol/(L．min)；若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率，可采取的措施有增大压强、增加H2的量等，故答案为：0.4mol/L；0.04mol/(L．min)；增大压强、增加H2的量等；

(2)①根据CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，其平衡常数K=，故答案为： ；

②根据图象可知达到平衡后，温度越高，甲醇的体积分数φ(CH3OH)越小，说明升高温度平衡逆移，则正反应方向为放热反应，则Q＞0，故答案为：大于；

(3)根据图示可知，Fe0.9O可以将CO2转化为Fe3O4和C，而Fe3O4又在太阳能高温作用下分解为Fe0.9O和氧气，在此循环过程中，利用了太阳能，Fe3O4可循环使用，且能将CO2转化为C和O2，减少了空气污染；依据图示得到化学方程式为：Fe0.9O+0.1CO2=xC+Fe3O4，依据碳原子守恒得到x=0.1。故答案为：将CO2转化为C和O2；利用了太阳能；Fe3O4可循环使用；0.1。