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）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）。在恒溫，體積為2L的密閉容器中分別充入1.2mol CO和1mol H2，10min后達到平衡，測得含有0.4mol CH3OH（g）。則達到平衡時CO的濃度為_______；10min內(nèi)用H2表示的化學反應(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)化為甲醇的熱化學方程式為：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)+Q。

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為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數(shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如下圖所示，則Q_________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（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)10min后達到平衡，測得含有0.4molCH3OH(g)，則

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

開始（mol）1.2 1 0

轉(zhuǎn)化 0.4 0.8 0.4

平衡 0.8 0.20.4

10min后達到平衡時CO的濃度為c===0.4mol/L；10min內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為=0.04mol/(L．min)；若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有增大壓強、增加H2的量等，故答案為：0.4mol/L；0.04mol/(L．min)；增大壓強、增加H2的量等；

(2)①根據(jù)CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，其平衡常數(shù)K=，故答案為： ；

②根據(jù)圖象可知達到平衡后，溫度越高，甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH)越小，說明升高溫度平衡逆移，則正反應(yīng)方向為放熱反應(yīng)，則Q＞0，故答案為：大于；

(3)根據(jù)圖示可知，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和氧氣，在此循環(huán)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，減少了空氣污染；依據(jù)圖示得到化學方程式為：Fe0.9O+0.1CO2=xC+Fe3O4，依據(jù)碳原子守恒得到x=0.1。故答案為：將CO2轉(zhuǎn)化為C和O2；利用了太陽能；Fe3O4可循環(huán)使用；0.1。