Question

【題目】CO2是地球上取之不盡用之不竭的碳源，捕集、利用 CO2 始終是科學(xué)研究的熱點。

⑴新的研究表明，可以將 CO2 轉(zhuǎn)化為炭黑回收利用，反應(yīng)原理如圖所示。

①整個過程中 FeO 的作用是_____________；

②寫出 CO2 轉(zhuǎn)化為炭黑的總反應(yīng)化學(xué)方程式_____________。

⑵由CO2 合成甲醇是CO2資源化利用的重要方法。

研究表明在催化劑作用下CO2 和H2可發(fā)生反應(yīng)：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH

①有利于提高合成CH3OH反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的措施有_______。(填字母)

a．使用催化劑 b．加壓 c．增大初始投料比n(CO2 )/ n(H2)

②研究溫度對于甲醇產(chǎn)率的影響。在210 ℃~290 ℃，保持原料氣中CO2和H2的投料比不變，得到甲醇的實際產(chǎn)率、平衡產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如下圖所示。ΔH____0(填“＞”或“＜”)，其依據(jù)是_______。

⑶工業(yè)用二氧化碳加氫可合成乙醇：保持壓強(qiáng)為5MPa，向密閉容器中投入一定量CO2和H2發(fā)生上述反應(yīng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比的關(guān)系如圖所示。

①該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為_________________。

②投料比m1、m2、m3由大到小的順序為 _________________。

Answer 1

【答案】催化劑 CO2 C+O2 b < 溫度升高，甲醇的平衡產(chǎn)率降低，平衡逆向移動，則逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng) m3 ＞ m2＞ m1

【解析】

⑴①FeO參與了化學(xué)反應(yīng)但FeO的量沒有變化；②根據(jù)圖像分析CO2反應(yīng)。

⑵①a．使用催化劑，平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變；b．該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，加壓，平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大；c．增大初始投料比n(CO2)/n(H2)，可以理解為n(H2)不變，n(CO2)增大，平衡正向移動，但CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減��；②升高溫度，甲醇的平衡產(chǎn)率降低，平衡逆向移動，則逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，即ΔH＜0；故答案為：＜；溫度升高，甲醇的平衡產(chǎn)率降低，平衡逆向移動，則逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)。

⑶①根據(jù)反應(yīng)方程式書寫平衡常數(shù)表達(dá)式；②投料比，理解為n(CO2)不變，n(H2)增大，平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。

⑴①FeO在反應(yīng)過程中參與了化學(xué)反應(yīng)，但FeO的量沒有變化，因此FeO的作用是催化劑；故答案為：催化劑。

②FeO和CO2反應(yīng)生成C和Fe3O4，Fe3O4反應(yīng)生成FeO和O2，因此CO2轉(zhuǎn)化為炭黑的總反應(yīng)化學(xué)方程式CO2C+O2；故答案為：CO2C+O2。

⑵①a．使用催化劑，平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變，故a不符合題意；b．該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，加壓，平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故b符合題意；c．增大初始投料比n(CO2)/n(H2)，可以理解為n(H2)不變，n(CO2)增大，平衡正向移動，但CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故c不符合題意；綜上所述，答案為b。

②升高溫度，溫度升高，甲醇的平衡產(chǎn)率降低，平衡逆向移動，則逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，即ΔH＜0；故答案為：＜；升高溫度，溫度升高，甲醇的平衡產(chǎn)率降低，平衡逆向移動，則逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)。

⑶①該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為；故答案為：。

②投料比，理解為n(CO2)不變，n(H2)增大，平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，因此投料比m1、m2、m3由大到小的順序為m3 ＞ m2＞ m1；故答案為：m3 ＞ m2＞ m1。