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）吸收池中主要反应的离子方程式为______，该过程中反应液的pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）合成塔中反应的化学方程式为______；△H＜0．从平衡移动原理分析，低温有利于提高原料气的平衡转化率．而实际生产中采用300℃的温度，除考虑温度对反应速率的影响外，还主要考虑______．若反应不使用催化剂，其他条件不变时，△H______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）从合成塔分离出甲醇的原理与下列______操作的原理比较相符（填字母）
　　 A．过滤　　B．分液　　C．蒸馏　　D．结晶
工业流程中一定包括“循环利用”，“循环利用”是提高效益、节能环保的重要措施．“绿色自由”构想技术流程中能够“循环利用”的，除K₂CO₃溶液和CO₂、H₂外，还包括______．
（4）若在实验室模拟“绿色自由”构想，则需要制取氢气．现要组装一套可以控制氢气输出速率的装置，则必需选用的下列仪器为______（填字母）．

将氢气通入模拟合成塔前必须进行的操作是______．

Answer 1

解：（1）二氧化碳与碳酸钾反应生成碳酸氢钾，反应的离子方程式为CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-，由于CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-，则溶液pH减小，
故答案为：CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-；减小；
（2）合成塔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，无论是否加入催化剂，反应热都不变，只与反应物与生成物有关，
故答案为：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O； 催化剂的催化活性； 不变；
（3）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，可用蒸馏的方法分离，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：C；高温水蒸气或反应热；
（4）控制氢气输出速率，并且符合绿色自由的构想，应控制酸的用量，减少浪费，可用分液漏斗加入，在试管中进行反应，则应选用BCE，不纯的氢气易爆炸，应先验纯，故答案为：BCE；检验氢气的纯度．
分析：（1）二氧化碳与碳酸钾反应生成碳酸氢钾，起到吸收、提纯二氧化碳的目的，反应后溶液的pH减小；
（2）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；
（3）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；由流程图可以找出循环利用的物质；
（4）控制氢气输出速率，并且符合绿色自由的构想，应控制酸的用量，减少浪费，可用分液漏斗加入，在试管中进行反应．
点评：本题通过研究二氧化碳对环境的影响，考查学生分析图示及书写方程式的能力、气体制备实验设计等，解题时首先要根据流程图明确物质的制备过程．