【題目】近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中,再把CO2從溶液中提取出來(lái),并使之與H2反應(yīng)生成可再生能源甲醇。其工藝流程如圖所示:

(1)分解池中主要物質(zhì)是_______________

(2)在合成塔中,若有4400 g CO2與足量H2反應(yīng),生成氣態(tài)的H2O和甲醇,可放出5370 kJ的熱量,寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________。

(3)該工藝在哪些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構(gòu)想中的“綠色”_______________。

(4)一定條件下,往2L恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I、反應(yīng)II與反應(yīng)III,相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如下圖所示:

(圖中c點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率為66.67%,即轉(zhuǎn)化了2/3)

①催化劑效果最佳的反應(yīng)是________(填“反應(yīng)I”,“反應(yīng)II”,“反應(yīng)III”)。

②b點(diǎn)v ()_________v ()(填 “>”, “<”, “=”)。

③若此反應(yīng)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài),a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是____________。

④c點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K ____________________。

5科學(xué)家還研究了其它轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法,利用下圖所示裝置可以CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO。該裝置工作時(shí),N電極的電極反應(yīng)式為_______________

【答案】 KHCO3(或碳酸氫鉀) CO2(g)+ 3H2(g)H2O(g)+ CH3OH(g) H=== -53.7kJ/mol 減少大氣中CO2并產(chǎn)生清潔能源甲醇;K2CO3可循環(huán)使用;能量可以循環(huán)利用,低碳經(jīng)濟(jì)等。 反應(yīng)I > 該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng) K=16/3 (或K=3.70 CO2+2H++2e===CO +H2O

【解析】(1)把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中,碳酸鉀與二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸氫鉀進(jìn)入到分解池中,故分解池中的主要物質(zhì)是碳酸氫鉀;

(2)根據(jù)4400gCO2與足量H2反應(yīng),可放出5370 kJ的熱量,則1molCO2H2合成甲醇放出熱量為53.70kJ,所以熱化學(xué)方程式為CO2(g)+ 3H2(g)H2O(g)+ CH3OH(g) H=== -53.7kJ/mol;

(3)“綠色自由”構(gòu)想流程中常包括物質(zhì)的“循環(huán)利用”,上述流程中能體現(xiàn)“循環(huán)利用”的“綠色”有減少大氣中CO2并產(chǎn)生清潔能源甲醇;K2CO3可循環(huán)使用;能量可以循環(huán)利用,低碳經(jīng)濟(jì)等;

(4)①根據(jù)圖中信息可知,在相同溫度下,反應(yīng)I的CO2的轉(zhuǎn)化率最高,故其催化劑效果最佳;②a點(diǎn)時(shí)達(dá)到平衡,故b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)往正方向進(jìn)行,v ()>v ();③若此反應(yīng)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài),a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是:該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),故a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高

④往2L恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,

CO2(g)+ 3H2(g)H2O(g)+ CH3OH(g)

開(kāi)始時(shí)的濃度/mol 0.5 1.5 0 0

改變的濃度/mol 0.5× 1.5× 0.5× 0.5×

平衡時(shí)的濃度/mol 0.5× 1.5× 0.5× 0.5×

K===3.70;

5)根據(jù)圖中信息可知,電子從M電極流向N電極,CO2得電子轉(zhuǎn)化為CO,則N電極的電極反應(yīng)式為:CO2+2H++2e=CO +H2O

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請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(l)對(duì)青蒿進(jìn)行破碎的目的是__________________。

(2)操作I用到的玻璃儀器是__________,操作Ⅱ的名稱是_______。

(3)用下列實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定青蒿素的化學(xué)式,將28.2g青蒿素放在燃燒管C中充分燃燒:

① 儀器各接口的連接順序從左到右依次為_______(每個(gè)裝置限用一次)。A裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________________。

② 裝置C中CuO的作用是_________________

③ 裝置D中的試劑為_________________。

④ 已知青蒿素是烴的含氧衍生物,用合理連接后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).測(cè)量數(shù)據(jù)如下表:

裝置質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)前/g

實(shí)驗(yàn)后/g

B

22.6

42.4

E(不含干燥管)

80.2

146.2

則青蒿素的最簡(jiǎn)式為__________。

(4)某學(xué)生對(duì)青蒿素的性質(zhì)進(jìn)行探究。將青蒿素加入含有NaOH 、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解度較小,加熱并攪拌,青蒿素的溶解度增大,且溶液紅色變淺,與青蒿素化學(xué)性質(zhì)相似的物質(zhì)是______(填字母代號(hào))。

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