Question

【題目】二氧化碳是用途非常廣泛的化工基礎原料，回答下列問題：

（1）工業上可以用CO2來生產燃料甲醇。

已知：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－131.0 kJ·mol-1 ；

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

CH3OH的燃燒熱ΔH＝_______________。

（2）在催化劑作用下，CO2和CH4可以直接轉化為乙酸：CO2(g)＋CH4(g)CH3COOH(g) ΔH＝＋36.0 kJ·mol-1。在不同溫度下乙酸的生成速率變化如右圖所示。

① 當溫度在250 ℃～300 ℃范圍時，乙酸的生成速率減慢的主要原因是___________，當溫度在300 ℃～400 ℃范圍時，影響乙酸生成速率的主要因素是___________________。

② 欲使乙酸的平衡產率提高，應采取的措施是___________（填標號）。

A．升高溫度 B．降低溫度 C．增大壓強 D．降低壓強

（3）高溫下，CO2與足量的碳在密閉容器中實現反應：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。

① 向容積為1 L的恒容容器中加入0.2 mol CO2，在不同溫度下達到平衡時CO2的物質的量濃度c(CO2)隨溫度的變化如右圖所示。

則該反應為___________（填“放熱”或“吸熱”）反應，某溫度下，若向該平衡體系中再通入0.2 mol CO2，平衡___________（填“正向”“逆向” “不”）移動，達到新平衡后，體系中CO的百分含量__________（填“變大” “變小”“不變”）。

② 向壓強為p體積可變的恒壓容器中充入一定量CO2，650 ℃時反應達平衡，CO的體積分數為40.0%，則CO2的轉化率為_________________。氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)體積分數，用某物質的平衡分壓代替物質的量濃度也可以表示化學平衡常數（記作Kp），此溫度下，該反應的化學平衡常數Kp＝__________________________（用含p的代數式表示），若向平衡體系中再充入V(CO2):V(CO)＝5:4的混合氣體，平衡___________（填“正向”“逆向”“不”）移動。

Answer 1

【答案】 -726.4 kJ/mol 催化劑活性降低 溫度 A C 吸熱 正向 變小 25% 4P/15 (或0.267P) 逆向

【解析】(1)①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－131.0 kJ·mol-1；②H2(g)＋O2(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol-1，根據蓋斯定律，將②×3-①得：CH3OH(l)+ 3O2(g)= CO2(g)+ H2O(l)，ΔH＝(－285.8 kJ·mol-1)×3-(－131.0 kJ·mol-1)=-726.4 kJ/mol，故答案為：-726.4 kJ/mol；

(2)① 當溫度在250 ℃～300 ℃范圍時，催化劑活性降低，乙酸的生成速率減慢，當溫度在300 ℃～400 ℃范圍時，乙酸的生成速率加快，說明影響乙酸生成速率的主要因素是溫度，故答案為：催化劑活性降低；溫度；

②該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，乙酸的平衡產率提高，故A正確，B錯誤；該反應為氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，乙酸的平衡產率提高，故C正確，D錯誤；故選AC；

(3)①根據圖像，升高溫度，c(CO2)減小，說明平衡正向移動，則正反應為吸熱反應，某溫度下，若向該平衡體系中再通入0.2 mol CO2，增大了二氧化碳的濃度，平衡正向移動，達到新平衡后，相當于原平衡增大了壓強，平衡逆向移動，體系中CO的百分含量減小，故答案為：吸熱；正向；變小；

②設起始時二氧化碳為xmol，反應的二氧化碳為ymol

C(s)＋CO2(g) 2CO(g)

起始(mol) x 0

反應(mol) y 2y

平衡(mol) x-y 2y

則×100%=40.0%，解得==25%；設y=1mol，則x=4mol，因此二氧化碳的平衡分壓為P，CO的平衡分壓為P，化學平衡常數Kp＝=P；平衡時V(CO2):V(CO)=3：2，若向平衡體系中再充入V(CO2):V(CO)＝5:4＜3:2，則平衡逆向移動，故答案為：25%；4P/15；逆向。