Question

为解决大气中CO₂的含量增大的问题，某科学家提出“绿色自由”构想：把工厂排出的富含CO₂的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应使废气中的CO₂转变为燃料甲醇．“绿色自由”构想的部分技术流程如下：

（1）合成塔中反应的化学方程式为______

Answer

（1）根据工艺流程可知，合成塔内反应是氢气与二氧化碳反应生成甲醇和水；
工业生产条件选择要考虑转化率、反应速率、对催化剂的影响、材料、成本等多方面综合考虑；
（2）从合成塔出来的主要为甲醇与水的混合液，甲醇与水互溶，沸点相差大；
（3）由流程图可以找出循环利用的物质；
（4）由图可知，10min达平衡，根据v=计算v（CH3OH）反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率；
平衡向正反应移动，可以增大n（CH3OH）/n（CO2）的值；
（5）根据盖斯定律构造目标热化学方程式．
【解析】
（1）合成塔中的反应是二氧化碳和氢气在一定条件下可生成甲醇和水，其方程式为：CO2+3H2CH3OH+H2O；
温度影响催化剂的活性，除考虑温度对反应速率的影响外，还主要考虑了催化剂的催化活性，
故答案为：CO2+3H2CH3OH+H2O；催化剂的催化活性；
（2）分离沸点相差比较大，互溶的液体，可以用蒸馏的方法进行分离，故选：C；
（3）由工艺流程可知，可重复利用的物质有K2CO3溶液和CO2、H2、高温水蒸气，故答案为：高温水蒸气；
（4）由图可知，10min达平衡，平衡时甲醇的浓度为0.8mol/L，
所以v（CH3OH）==0.08mol/（L•min），反应速率之比等于化学计量数之比，所以v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.08mol/（L•min）=0.24mol/（L•min）．
增大H2的用量、减少生成H2O 的量等，平衡右移，可以增大n（CH3OH）/n（CO2）的值，
故答案为：0.24mol/（L•min）；增大H2的用量等；
（5）巳知：①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H1=-890.3kJ/mol，
②H2 （g）+O2（g）=H2O（l）△H2=-285.8kJ/mol，
则CO2（g）与H2（g）反应生成CH4（g）与液态水的热化学方程式可
根据盖斯定律②×4-①得CO2（g）+4H2 （g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-252.9kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+4H2 （g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-252.9kJ/mol．