Question

【题目】为解决大气中CO2的含量增大的问题，某科学家提出把工厂排出的富含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，再转变为燃料甲醇的“绿色自由”构想，其部分技术流程如图：

(1) 吸收池中主要反应的离子方程式为____

(2) 合成塔中合成1molCH3OH(g)的反应热是ΔH1，则该反应的热化学方程式为____；工业上CO也可用于合成甲醇，已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3；则CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH4=____(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。

(3) 一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入1molCH3OH(g)，发生反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)，CO的体积分数随时间的变化如图所示。

① 反应达到平衡状态的标志是____(填序号)。

A. 气体的密度保持不变

B. 气体的平均摩尔质量保持不变

C . 2v正(H2)=v逆(CO)

D. c(CH3OH)：c(CO)：c(H2)=1：1：2的时候

E. 气体的体积分数保持不变

② 在该温度下，此反应的化学平衡常数K=______，若在t1时刻再加入1mol CH3OH(g)，在t2时刻重新达到平衡，则在t2时刻CO的体积分数____0.25(填“＞”、“＜”或“=”)。

Answer 1

【答案】CO32-+CO2+H2O=2HCO3- CO2(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 ΔH1+ΔH2-ΔH3 BE 0.25mol2·L-2 ＜

【解析】

（1）吸收池中K2CO3溶液吸收CO2，主要反应的离子方程式为CO32－+CO2+H2O=2HCO3－；

（2）合成塔中合成1mol CH3OH（g）的反应热是△H1，其反应的热化学方程式为CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H1；根据盖斯定律，CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H4=△H1＋△H2－△H3；

（3）①A、气体的密度自始至终保持不变，故A错误；

B、气体的平均摩尔质量M=m/n，反应后混合气体的物质的量增加，M逐渐减小，当M保持不变，达到平衡状态，故B正确；

C、2v正（H2）=v逆（CO），比例关系错误，故C错误；

D、 c(CH3OH)：c(CO)：c(H2)=1：1：2时，各物质的浓度不一定不变，则反应不一定平衡，故D错误；

E、气体的体积分数是一个变量，当保持不变，反应达到平衡，故E正确；

故选BE；

② CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），

反应前（mol·L－1） 0.5 0 0

变化量（mol·L－1） x x 2x

平衡时（mol·L－1） 0.5-x x 2x

根据平衡时CO的体积分数

x/(0.5+2x)=1/4，x=0.25mol·L－1；

此反应的化学平衡常数K= =0.25mol2·L-2；若在t1时刻再加入1mol CH3OH（g），体积不变，相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，在t2时刻重新达到平衡，CO的体积分数小于0.25；