Question

CO₂的固定和利用在降低溫室氣體排放中具有重要作用，從CO₂加氫合成甲醇不僅可以有效緩解減排壓力，還是其綜合利用的一條新途徑．CO₂和H₂在催化劑作用下能發(fā)生反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O，測得甲醇的理論產(chǎn)率與反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．請回答下列問題：
（1）提高甲醇產(chǎn)率的措施是

 

．
（2）分析圖中數(shù)據(jù)可知，在220℃、5MPa時，CO₂的轉(zhuǎn)化率為，再將溫度降低至140℃，壓強(qiáng)減小至2MPa，化學(xué)反應(yīng)速率將

 

（填“增大、減小 或 不變 下同），CO₂的轉(zhuǎn)化率將

 

．

（3）200℃時，將0.100molCO₂和0.275molH₂充入1L密閉容器中，在催化劑作用下反應(yīng)達(dá)到平衡．若CO₂的轉(zhuǎn)化率為25%，則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（要求寫出算式和計算結(jié)果）
（4）已知已知：CO的燃燒熱△H=-283.0KJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol
CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-90.1KJ/mol
（5）寫出CO₂與H₂合成甲醇的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的調(diào)控作用,熱化學(xué)方程式,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)圖可知，溫度越高甲醇的產(chǎn)率越低，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)越大甲醇產(chǎn)率越高；
（2）利用三段式計算轉(zhuǎn)化率，溫度越低、壓強(qiáng)越小，反應(yīng)速率越�。�
（3）利用三段式，根據(jù)平衡常數(shù)的定義答題；
（4）根據(jù)蓋斯定律求得反應(yīng)熱，進(jìn)而寫出熱化學(xué)方程式；

解答： 解：（1）根據(jù)圖可知，溫度越高甲醇的產(chǎn)率越低，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)越大甲醇產(chǎn)率越高，
故答案為：降溫、加壓；
（2）設(shè)CO₂轉(zhuǎn)化為x，起始物質(zhì)的量為1，完全轉(zhuǎn)化生成甲醇的物質(zhì)的量為1，根據(jù)圖可知甲醇的轉(zhuǎn)化率為25%，
利用三段式計算
     CO₂+3H₂ ?CH₃OH+H₂O
起始 1     3      0
轉(zhuǎn)化 x    3x 
平衡 1-x  3-3x    x
則

x

1

=25%，所以x=25%，溫度越低、壓強(qiáng)越小，反應(yīng)速率越小，觀察圖中的數(shù)據(jù)可知，在140℃，2MPa時，甲醇的產(chǎn)率高于25%，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率高于25%，即二氧碳的轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：25%；減�。辉龃�；
（3）利用三段式，
               CO₂ +3H₂ ?CH₃OH+H₂O
起始（mol/L）   0.1     0.275     0           0
轉(zhuǎn)化（mol/L）  0.025    0.075    0.025       0.025   
平衡（mol/L）  0.075    0.2      0.025       0.025     
所以K=

c(CH3OH)?c(H2O )

c(CO2)?c(H2)3

=

0.025×0.025

0.075×0．23

=1.04，
故答案為：1.04；
（4）反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）可由①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）；③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；將（①+2×②-③）×

1

2

得到，根據(jù)蓋斯定律可得反應(yīng)熱為

1

2

×[-483.6KJ/mol+（-90.1KJ/mol）×2-（-283.0KJ/mol）×2]=-48.9 kJ/mol，進(jìn)而寫出熱化學(xué)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-48.9 kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-48.9 kJ/mol；

點評：本題主要考查了平衡移動的影響因素、轉(zhuǎn)化率的計算、平衡常數(shù)的計算、蓋斯定律的運用，中等難度．