Question

【題目】綜合利用CO2、CO對構(gòu)建低碳社會有重要意義。

（1）H2 和CO合成甲醇反應(yīng)為：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH＜0。在恒溫，體積為2L的密閉容器中分別充入1.2mol CO和1mol H2，10min后達(dá)到平衡，測得含有0.4mol CH3OH（g）。則達(dá)到平衡時CO的濃度為_______；10min內(nèi)用H2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_______；若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有_______（填一種合理的措施）。

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=________。

②在恒容密閉容器中使CO2和H2（物質(zhì)的量之比為1∶3）,發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)過程中測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如下圖所示，則 ΔH _________0（填“大于”或“小于”）

（3） 如下圖所示，利用缺鐵氧化物[如Fe0.9O]可實現(xiàn)CO2的綜合利用。請說明該轉(zhuǎn)化的2個優(yōu)點_____________。若用1 mol缺鐵氧化物[Fe0.9O]與足量CO2完全反應(yīng)可生成________mol C(碳)。

Answer 1

【答案】0.4mol/L 0.04mol/（L.min） 增大壓強(qiáng)（增加H2的量） 大于 將CO2轉(zhuǎn)化為C和O2；利用了太陽能；Fe3O4可循環(huán)使用 0.1

【解析】

（1）根據(jù)三段法進(jìn)行計算；

（2）①平衡常數(shù)等于生成物冪之積除以反應(yīng)物冪之積，根據(jù)方程式寫出表達(dá)式；

②根據(jù)圖像可知最高點反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，達(dá)到平衡后，升高溫度，φ(CH3OH)逐漸減小，可得平衡逆向移動；

（3）由圖可知，Fe0.9O可以將CO2轉(zhuǎn)化為Fe3O4和C，而Fe3O4又在太陽能高溫作用下分解為Fe0.9O和O2，據(jù)此分析并計算。

（1）根據(jù)題干中數(shù)據(jù)可知：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

始（mol） 1.2 1 0

轉(zhuǎn)（mol） 0.4 0.8 0.4

平（mol） 0.8 0.2 0.4

達(dá)到平衡時，c(CO)==0.4mol/L；

v(H2)===0.04 mol/（L.min）;

若要提高CO的轉(zhuǎn)化率，需使平衡正向移動；增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，；

（2）①平衡常數(shù)等于生成物冪之積除以反應(yīng)物冪之積，K=；

②根據(jù)圖像可知最高點反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，達(dá)到平衡后，升高溫度，φ(CH3OH)逐漸減小，可得平衡逆向移動，正向反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0；

（3）由圖可知，Fe0.9O可以將CO2轉(zhuǎn)化為Fe3O4和C，而Fe3O4又在太陽能高溫作用下分解為Fe0.9O和O2，過程中利用了太陽能，Fe3O4可循環(huán)使用，且能將CO2轉(zhuǎn)化為C和O2，減少了環(huán)境污染，方程式可寫為：Fe0.9O+0.1CO2=xC+ Fe3O4，根據(jù)碳原子守恒可得x=0.1mol。