Question

【题目】近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如图所示：

（1）分解池中主要物质是_______________。（填化学式）

（2）在合成塔中，若有4400g CO2与足量H2反应，生成气态的H2O和甲醇，可放出5370kJ的热量，该反应的热化学方程式为_______________________________________。

（3）该工艺体现了“绿色自由”构想的“绿色”理念的方面有_______________________(任答一条)。

（4）一定条件下，往2 L恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III，相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示：

（图中c点的转化率为66.67%，即转化了2/3）

①催化剂效果最佳的反应是_________（填“反应I”、“反应II”、“反应III”）。同一种催化剂，温度越高，催化效果____（填“不变”、“增强”、“减弱”），分析其原因可能是_________（填字母）。

A．温度升高，平衡逆向移动 B．温度升高，催化剂失活

C．温度升高，催化剂脱附率增加 D．温度升高，平衡常数减小

②b点v(正)______v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

③若此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是__________。

④c点时该反应的平衡常数K＝______。

（5）科学家还研究了其它转化温室气体的方法，利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时，N电极的电极反应式为___________________________，若导线中通过电子为a mol，则M极电解质溶液中H＋改变量为________mol。

Answer 1

【答案】 KHCO3 CO2(g)+3H2(g) = H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=-53.7 kJ/mol 减少大气污染并产生清洁能源甲醇；可循环使用；能量可以循环利用，低碳经济都体现了“绿色自由”构想中的“绿色” 反应I 减弱 BC > 该反应正反应方向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低 5.33 L2mol-2 CO2+2e-+2H+=CO+H2O 0

【解析】（1）吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，吸收空气中的二氧化碳，转化为KHCO3；（2）1mol二氧化碳反应放出热量为5370kJ×=53.7kJ，该反应的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=-53.7KJ/mol；（3）减少大气中并产生清洁能源甲醇；可循环使用；能量可以循环利用，低碳经济等都体现了“绿色自由”构想中的“绿色”；（4）①由图象知：反应Ⅰ在较低温度T3时CO2就达到80%的转化率，催化剂效果最佳的反应是反应Ⅰ；②T3的b点时，反应未达到限度，故v（正）>v（逆）；③该反应为放热反应，T4反应已经达到平衡，升高温度到T5平衡向逆反应移动，从而使CO2的转化率降低．T4的a点转化率比T5的c点高；

④c点时， CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始（mol/L）：0.6 1.8 0 0

转化（mol/L）：0.6× 0.6×2 0.6× 0.6×

平衡（mol/L）：0.2 0.6 0.4 0.4

在温度为T5时，该反应的平衡常数K===3.70；（5）该装置中，根据电子流向知，M是负极，N是正极，正极得电子发生还原反应，反应式为CO2+2e-+2H+=CO+H2O；M电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，总反应式为2CO2 =2CO+O2，故若导线中通过电子为a mol，则M极电解质溶液中H＋改变量为0mol。