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） ΔH＜0。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) ΔH

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 ΔH _________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）根据三段法进行计算；

（2）①平衡常数等于生成物幂之积除以反应物幂之积，根据方程式写出表达式；

②根据图像可知最高点反应达到平衡状态，达到平衡后，升高温度，φ(CH3OH)逐渐减小，可得平衡逆向移动；

（3）由图可知，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O2，据此分析并计算。

（1）根据题干中数据可知：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

始（mol） 1.2 1 0

转（mol） 0.4 0.8 0.4

平（mol） 0.8 0.2 0.4

达到平衡时，c(CO)==0.4mol/L；

v(H2)===0.04 mol/（L.min）;

若要提高CO的转化率，需使平衡正向移动；增大压强，反应速率加快，平衡正向移动，；

（2）①平衡常数等于生成物幂之积除以反应物幂之积，K=；

②根据图像可知最高点反应达到平衡状态，达到平衡后，升高温度，φ(CH3OH)逐渐减小，可得平衡逆向移动，正向反应为放热反应，ΔH<0；

（3）由图可知，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O2，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，减少了环境污染，方程式可写为：Fe0.9O+0.1CO2=xC+ Fe3O4，根据碳原子守恒可得x=0.1mol。