Question

20．近年，由CO₂催化加氫合成甲醇的相關(guān)研究受到越來(lái)越多的關(guān)注．該法既可解決CO₂廢氣的利用問題，又可開發(fā)生產(chǎn)甲醇的新途徑，具有良好的應(yīng)用前景．已知4.4g CO₂氣體與H₂經(jīng)催化加成生成CH₃OH氣體和水蒸氣時(shí)放出4.95kJ的能量．
（1）該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol．
（2）在270℃、8MPa和適當(dāng)催化劑的條件下，CO₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到22%，則4.48m³（已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況）的CO₂能合成CH₃OH氣體的物質(zhì)的量是44mol，此過程中能放出熱量2178 kJ．
（3）根據(jù)該反應(yīng)特點(diǎn)，有利于甲醇合成的條件是C．
A．高溫、高壓     B．高溫、低壓     C．低溫、高壓      D．低溫、低壓．

Answer 1

分析 （1）計(jì)算1mol二氧化碳和氫氣化合生成甲醇和水放熱，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)焓變寫出；
（2）依據(jù)碳元素守恒計(jì)算合成甲醇物質(zhì)的量，根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算放出的熱量；
（3）依據(jù)反應(yīng)特征是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析選項(xiàng)．

解答 解：（1）4.4g CO₂氣體完全合成CH₃OH和水蒸氣放出熱量4.95kJ，則1mol CO₂完全合成CH₃OH和水蒸氣放熱49.5kJ，熱化學(xué)方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol；
（2）n（CH₃OH）=n（CO₂）=$\frac{4.48×103L}{22.4L/mol}$×22%=44mol，每生成1mol CH₃OH（g）放熱49.5kJ，則此過程中放出熱量為：（44×49.5）kJ=2178kJ；
故答案為：44；2178；
（3）該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，低溫有利于CO₂合成CH₃OH，又因正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，高壓有利于CO₂合成CH₃OH，所以低溫高壓體積有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．