Question

有科學(xué)家提出回收利用空氣中CO₂的構(gòu)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(nèi)與氫氣反應(yīng)生成甲醇（CH₃OH）和水．簡要的生產(chǎn)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(nèi)的反應(yīng)條件為300℃、200kPa和催化劑）
（1）合成塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（2）請在圖中標(biāo)出可循環(huán)利用的物質(zhì)名稱和循環(huán)方向．
（3）若空氣不經(jīng)吸收池和分解池而直接通入合成塔，你認(rèn)為可行嗎？請簡述原因．
（4）請計算生產(chǎn)4.8t甲醇，可回收空氣中CO₂的質(zhì)量是多少？

Answer 1

解：（1）由題中給出的條件可知，在合成塔中發(fā)生反應(yīng)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+3H₂CH₃OH+H₂O；
（2）由圖示可以看出：碳酸鉀在被循環(huán)利用，且是在吸收池中反應(yīng)在分解池中生成，循環(huán)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(yīng)進(jìn)行；
（4）設(shè)可回收空氣中CO₂的質(zhì)量是X
CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O
44 32
X 4.8t
解得：X=6.6t
故答為：（1）CO₂+3H₂CH₃OH+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(yīng)進(jìn)行；（4）6.6．
分析：（1）根據(jù)圖示分析，合成塔中發(fā)生的反應(yīng)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(jù)流程圖分析循環(huán)利用的物質(zhì)：可以看出碳酸鉀在被循環(huán)利用，且是在吸收池中反應(yīng)在分解池中生成；
（3）根據(jù)空氣中二氧化碳的含量進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)反應(yīng)的方程式，由甲醇的質(zhì)量可求出二氧化碳的質(zhì)量．
點評：此題通過研究二氧化碳對環(huán)境的影響考察對二氧化碳的了解．根據(jù)題中的條件對化學(xué)方程式的推理，根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行數(shù)據(jù)的求解都是考察的重點．