近年我國大力加強溫室氣體CO2催化*化合成*醇技術的工業化量產研究，實現可持續發展。(1)已知：CO2(g)+...

問題詳情：

近年我國大力加強溫室氣體CO2催化*化合成*醇技術的工業化量產研究，實現可持續發展。

(1)已知：CO2(g)+H2(g) ⇌H2O(g) +CO(g)  ΔH1 = + 41.1 kJ•mol-1

CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g)  ΔH2=－90.0 kJ•mol-1

寫出CO2催化*化合成*醇的熱化學方程式：___________________________________________。

(2)為提高CH3OH產率，理論上應採用的條件是_______（填字母）。

a．高溫高壓      b．低溫低壓     c．高溫低壓      d．低溫高壓

(3)250℃、在恆容密閉容器中由CO2(g)催化*化合成CH3OH(g)，下圖為不同投料比[n(H2)/n(CO2)]時某反應物X平衡轉化率變化曲線。

反應物X是_______（填“CO2”或“H2”）。

(4)250℃、在體積為2.0L的恆容密閉容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化劑，10min時反應達到平衡，測得c(CH3OH) = 0.75 mol· L－1。

①化學平衡常數K = _______。

②催化劑和反應條件與反應物轉化率和產物的選擇*有高度相關。控制相同投料比和相同反應時間，四組實驗資料如下：

根據上表所給資料，用CO2生產*醇的最優選項為_______（填字母）。

【回答】

    (1). 3H2 (g)+CO2 (g) CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=－48.9 kJ/mol    (2). d    (3). CO2    (4). 5.33    (5). B

【解析】

【分析】

（1）根據已知熱化學方程式，利用蓋斯定律進行分析，將①+②可得CO2催化*化合成*醇的熱化學方程式，並據此計算焓變； （2）有利於提高CH3OH平衡轉化率，需要使平衡向著正向移動，結合平衡移動原理分析； （3）根據同一反應，增加其中一種反應物的濃度，能提高另一種反應物的轉化率，結合圖示橫座標表示[n(H2)/n(CO2)]，進行分析解答；

（4）①利用三段式計算平衡時各組分的物質的量濃度，再根據化學平衡常數為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，計算平衡常數； ②分別對比AB、CD實驗，Cu/ZnO奈米片催化劑使反應速率增加，*醇選擇*高，對比BD實驗，溫度升高，CO2轉化率升高，而*醇的選擇*卻降低，據此分析。

【詳解】（1）已知：①CO2(g)+H2(g) ⇌H2O(g) +CO(g)  ΔH1 = + 41.1 kJ•mol-1；

②CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g)  ΔH2=－90.0 kJ•mol-1；

利用蓋斯定律可知，將①+②可得：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)則△H=(+41.1kJ/mol)+(−90kJ/mol)=−48.9kJ/mol；

故*：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)  △H=−48.9kJ/mol；

（2）CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)  △H=−48.9kJ/mol；該反應是反應前後氣體體積減小的反應，加壓平衡正向移動，正反應為放熱反應，降溫平衡正向移動，則為提高CH3OH平衡轉化率，即平衡需正向移動，採用的條件為低溫高壓；

故*為：d；

（3）同一反應，增加其中一種反應物的濃度，能提高另一種反應物的轉化率，而本身轉化率降低，圖示隨著橫座標增大[n(H2)/n(CO2)]，相當於C(CO2)不變時，增大C(H2)，平衡正向移動，使二氧化碳的轉化率增大，而*氣的轉化率降低，所以X為CO2；

故*為：CO2；

（4）①根據已知資訊，可列出三段式：

化學平衡常數；

故*為：5.33；

②分別對比AB、CD實驗，在同樣溫度下，Cu/ZnO奈米片催化劑使反應速率增加，*醇選擇*高，所以選擇BD進行比較，同樣催化劑條件下，溫度升高，CO2轉化率升高，而*醇的選擇*卻降低，所以用CO2生產*醇的最優選項為B；

故*為：B。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題