Question

有科學家提出回收利用空氣中CO₂的構想：把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液中，溶液可吸收CO₂生成碳酸氫鉀；加熱該溶液使之又分解出CO₂，使其在合成塔內與氫氣反應生成甲醇（CH₃OH）和水．簡要的生產流程如如圖所示：

（說明：吸收池中盛有飽和的K₂CO₃溶液，合成塔內的反應條件為300℃、200kPa和催化劑）
（1）合成塔中發生反應的化學方程式．
（2）請在圖中標出可循環利用的物質名稱和循環方向．
（3）若空氣不經吸收池和分解池而直接通入合成塔，你認為可行嗎？請簡述原因．
（4）請計算生產4.8t甲醇，可回收空氣中CO₂的質量是多少？

Answer 1

考點：物質的相互轉化和制備,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據化學反應方程式的計算

專題：物質的制備,有關化學方程式的計算,化學用語和質量守恒定律

分析：（1）根據圖示分析，合成塔中發生的反應是：二氧化碳和氫氣在催化劑和加溫加壓下，生成甲醇和水；
（2）根據流程圖分析循環利用的物質：可以看出碳酸鉀在被循環利用，且是在吸收池中反應在分解池中生成；
（3）根據空氣中二氧化碳的含量進行分析；
（4）根據反應的方程式，由甲醇的質量可求出二氧化碳的質量．

解答：解：（1）由題中給出的條件可知，在合成塔中發生反應是：二氧化碳和氫氣在催化劑和加溫加壓下，生成甲醇和水，方程式為：CO₂+3H₂

高溫          .

300℃200kPa

CH₃OH+H₂O；
（2）由圖示可以看出：碳酸鉀在被循環利用，且是在吸收池中反應在分解池中生成，循環方向如圖：
（3）由于空氣中的二氧化碳含量太低，通過吸收池和分解池是為了加大二氧化碳的濃度，之后再通入合成塔．所以不行，如果直接通入合成塔，由于空氣中CO₂的含量太低了，不利于生成甲醇的反應進行；
（4）設可回收空氣中CO₂的質量是X
CO₂+3H₂

高溫          .

300℃200kPa

CH₃OH+H₂O
44                            32
X                            4.8t

44

32

=

x

4.8t

        解得：X=6.6t
故答為：（1）CO₂+3H₂

高溫          .

300℃200kPa

CH₃OH+H₂O；（2）如上圖；（3）不行，如果直接通入合成塔，由于空氣中CO₂的含量太低了，不利于生成甲醇的反應進行；（4）6.6．

點評：此題通過研究二氧化碳對環境的影響考察對二氧化碳的了解．根據題中的條件對化學方程式的推理，根據化學方程式進行數據的求解都是考察的重點．