Question

【題目】碳的氧化物對環(huán)境的影響較大，CO是燃煤工業(yè)生產(chǎn)中的大氣污染物，CO2則促進(jìn)了地球的溫室效應(yīng)。給地球生命帶來了極大的威脅。

(1)已知：①甲醇的燃燒熱△H=-726.4kJ·mol-1

②H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ·mol-1。

則二氧化碳和氫氣合成液態(tài)甲醇，生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_____________________________。

(2)二氧化碳合成CH3OH 的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1，過程中會產(chǎn)生副反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2。圖1是合成甲醇反應(yīng)中溫度對CH3OH、CO的產(chǎn)率影響曲線圖，△H2________0(填“＞”或“＜”)。增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，合成甲醇的反應(yīng)速率___________(填“增大”“減小”或“ 不變”)，副反應(yīng)的化學(xué)平衡________(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動。

(3)以某些過渡金屬氧化物作催化劑，二氧化碳與甲烷可轉(zhuǎn)化為乙酸：CO2(g) +CH4(g)CH3COOH(g) △H=+36.0kJ·mol-1。不同溫度下，乙酸的生成速率變化曲線如圖2。結(jié)合反應(yīng)速率，使用催化劑的最佳溫度是________℃，欲提高CH4的轉(zhuǎn)化率，請?zhí)峁┮环N可行的措施：____________________________。

(4)一定條件下，CO2 與NH3 可合成尿素[CO(NH2)2]：CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)△H。某溫度下。在容積為1L的恒容密閉容器中,加入一定氨碳比的3molCO2 和NH3的混合氣體。圖3是有關(guān)量的變化曲線，其中表示NH3轉(zhuǎn)化率的是曲線________(填“a”或“b”),曲線c 表示尿素在平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)變化曲線,則M點的平衡常數(shù)K=________，y=________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)+ 3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) △H=-131.0 kJ·mol-1 > 增大 向逆反應(yīng)方向 250 增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或增大CO2的濃度或使CH3COOH液化抽離等 b 20 36.4

【解析】(1)甲醇的燃燒熱△H=-726.4kJmol-1，可得甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：①CH3OH(l)+ O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.4kJmol-1，氫氣的燃燒熱△H=-285.8kJmol-1，可得氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式：②H2(g)+ O2(g)═H2O(l)△H=-285.8kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律，②×3-①得：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(1)△H=-131.0kJ/mol，故答案為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(1)△H=-131.0kJ/mol；

(2)根據(jù)圖1，升高溫度CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 中CO的產(chǎn)率增大，平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H2＞0； CH3OH的產(chǎn)率減小，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H1＜0；增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)平衡正向移動，使得二氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量減小，副反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 中反應(yīng)物的量減少，平衡逆向移動，故答案為：>；增大；向逆反應(yīng)方向；

(3)根據(jù)圖像，在250℃時乙酸的生成速率最高，說明該溫度下催化劑的活性最強(qiáng)，因此使用催化劑的最佳溫度是250℃；欲提高CH4的轉(zhuǎn)化率，需要平衡正向移動，可以采取的措施有增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或增大CO2的濃度或使CH3COOH液化抽離等，故答案為：250；增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或增大CO2的濃度或使CH3COOH液化抽離等；

(4)增加氨碳比()，氨氣的轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)圖像，曲線b表示NH3轉(zhuǎn)化率；曲線c表示尿素在平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)變化曲線，M點對應(yīng)的=2，則加入的CO2為1mol，NH3為2mol，平衡時CO2和NH3的轉(zhuǎn)化率均為80%，

CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)

起始(mol) 1 2 0 0

反應(yīng)(mol) 0.8 1.6 0.8 0.8

平衡(mol) 0.2 0.4 0.8 0.8

平衡濃度(mol/L)0.2 0.4 0.8 0.8

則M點的平衡常數(shù)K==20；尿素在平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則y=×100%=36.4%，故答案為：b；20；36.4。