Question

近年來，由CO₂催化加氫合成甲醇的相關(guān)研究受到越來越多的關(guān)注．該方法既可解決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：　　

（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　　，此過程中能  放出熱量　　 kJ．

（3）又已知H₂O（g）═H₂O（l）△H=﹣44kJ/mol，則22g CO₂氣體與H₂反應(yīng)生成CH₃OH氣體和液態(tài)水時(shí)放出熱量為　　．

（4）根據(jù)該反應(yīng)特點(diǎn)，有利于甲醇合成的條件是　　．

A．高壓高溫　　　　　　B．低壓高溫

C．高壓低溫            D．低壓低溫．

Answer 1

考點(diǎn)：

熱化學(xué)方程式；有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算；化學(xué)平衡的影響因素．

專題：

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化．

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)合成甲醇的熱化學(xué)方程式和H₂O（g）═H₂O（l）△H=﹣44kJ/mol，利用蓋斯定律計(jì)算得到1mol二氧化碳反應(yīng)放出熱量，得到22g二氧化碳即0.5mol二氧化碳反應(yīng)放出的熱量；

（4）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）=×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：44mol；2178；

（3）由H₂O（g）═H₂O（l）△H=﹣44kJ/mol以及（1）中的熱化學(xué)方程式可知，1mol CO₂完全合成CH₃OH并生成液態(tài)水時(shí)放出熱量為44kJ+49.5kJ=93.5kJ．則22g CO₂即0.5mol CO₂與H₂反應(yīng)時(shí)，放出熱量為93.5kJ÷2=46.75kJ，

故答案為：46.75kJ；

（4）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，化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．