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) △H=-131.0kJ/mol;

H2(g)+ O2(g)= H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol。

CH3OH的燃燒熱△H=_______。

（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) △H=+36.0 kJ/mol

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1L的恒容容器中加入0.2molCO2，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0.2molCO2,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】 726.4kJ/mol 催化劑活性降低 溫度 A C 吸熱 正向 變小 25% （或0.267p） 逆向

【解析】(1)已知：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)△H=-131.0kJ/mol，②H2(g)+ O2(g)= H2O(l) △H=-285.8kJ/mol。根據蓋斯定律，將②×3-①得：CH3OH(l)+ O2(g)→2H2O(l)+ CO2(g) △H=(-285.8kJ/mol)×3-(-131.0kJ/mol)= 726.4kJ/mol，CH3OH的燃燒熱△H=726.4kJ/mol，故答案為：726.4kJ/mol；

(2)①催化劑的活性與溫度有關，當溫度在250℃～300℃范圍時，乙酸的生成速率減慢的主要原因是催化劑活性降低，溫度越高，反應速率越快，當溫度在300℃～400℃范圍時，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欲使乙酸的平衡產率提高，應該使平衡正向移動。A.正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，乙酸的平衡產率提高，正確；B. 正反應為吸熱反應，降低溫度，平衡逆向移動，乙酸的平衡產率降低，錯誤；C.增大壓強，平衡正向移動，乙酸的平衡產率提高，正確；D.降低壓強，平衡逆向移動，乙酸的平衡產率降低，錯誤；故選AC；

(3)①隨著溫度的升高，CO2的物質的量濃度逐漸減小，說明平衡正向移動，因此該反應屬于吸熱反應，某溫度下，若向該平衡體系中再通入0.2molCO2，平衡正向移動，充入二氧化碳后，相當于增大壓強，平衡向逆反應方向進行，達到新平衡后，體系中CO的百分含量減小，故答案為：吸熱；正向；變小；

②設充入的二氧化碳的物質的量為x，反應的二氧化碳為y，根據C(s)+CO2(g)2CO(g)，有×100%=40.0%，則==25%，氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數，則二氧化碳的氣體分壓=60%p，一氧化碳的氣體分壓=40%p，Kp==，若向平衡體系中再充入V(CO2):V(CO)=5:4的混合氣體，V(CO2):V(CO)= 5:4小于原平衡狀態下的60%：40%=3:2，因此平衡逆向移動，故答案為：25%； ；逆向。