Question

【題目】二氧化碳的捕集、利用與封存是我國能源領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)略方向，發(fā)展成一項(xiàng)重要的新興產(chǎn)業(yè)。

（1）已知：CH4、CO、H2的燃燒熱分別為890kJ·mol-1、283kJ·mol-1、285.5kJ·mol-1，計(jì)算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) △H＝___kJ·mol-1。

（2）利用廢氣中的CO2為原料制取甲醇，反應(yīng)方程式為：CO2+3H2CH3OH+H2O其他條件相同，該甲醇合成反應(yīng)在不同催化劑（I、II、III）作用下反應(yīng)相同時間后，CO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1所示。

①該反應(yīng)的△H__0（填“﹤”或“﹥”）。

②d點(diǎn)不同催化劑（I、II、III）作用下CO2的轉(zhuǎn)化率相同的原因是___。

（3）用二氧化碳催化加氫來合成低碳烯烴，起始時以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反應(yīng)器中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，不同溫度下平衡時的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量如圖2所示：

①該反應(yīng)在___自發(fā)進(jìn)行（填“低溫”或“高溫”）。

②b代表的物質(zhì)是___。

③T1溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率為___。

Answer 1

【答案】+247.6 < d點(diǎn)均達(dá)到平衡狀態(tài)，催化劑不影響平衡轉(zhuǎn)化率 低溫 H2O 50%

【解析】

（1）根據(jù)題意得到：①；

②；

③；

由蓋斯定律①-②×2-③×2得到： =+247.6kJ/mol，

故答案為：+247.6；

（2）由圖象可以看出，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度逐漸升高，CO2轉(zhuǎn)化率先逐漸升高，然后逐漸下降，說明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化率相等，其原因是d點(diǎn)是反應(yīng)均已達(dá)到了平衡狀態(tài)，且催化劑不影響平衡移動，

故答案為：<；d點(diǎn)均達(dá)到平衡狀態(tài)，催化劑不影響平衡轉(zhuǎn)化率；

（3）①.根據(jù)圖示曲線可知，溫度升高氫氣物質(zhì)的量增大，平衡左移，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，<0，正反應(yīng)混亂度減小，即<0，所以根據(jù)，說明反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，即要在較低溫下能自發(fā)進(jìn)行，

故答案為：低溫；

②.根據(jù)氫氣的物質(zhì)的量變化，說明a是CO2，所以b、c為乙烯和水蒸氣，由于乙烯與水蒸氣的改變量之比為1:4，所以b為H2O，

故答案為：H2O；

③.T1溫度下a為2mol，乙烯(c)為1mol，氫氣為6mol，水蒸氣為4mol，說明反應(yīng)的氫氣為6mol，所以T1溫度下平衡轉(zhuǎn)化率為：=50%，

故答案為：50%。