Question

【题目】二氧化碳是用途非常广泛的化工基础原料，回答下列问题：

（1）工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。

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的燃烧热ΔH＝_______________。

（2）在催化剂作用下，CO2和CH4可以直接转化为乙酸：CO2(g)＋CH4(g)CH3COOH(g) ΔH＝＋36.0 kJ·mol-1。在不同温度下乙酸的生成速率变化如右图所示。

① 当温度在250 ℃～300 ℃范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是___________，当温度在300 ℃～400 ℃范围时，影响乙酸生成速率的主要因素是___________________。

② 欲使乙酸的平衡产率提高，应采取的措施是___________（填标号）。

A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强

（3）高温下，CO2与足量的碳在密闭容器中实现反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。

① 向容积为1 L的恒容容器中加入0.2 mol CO2，在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如右图所示。

则该反应为___________（填“放热”或“吸热”）反应，某温度下，若向该平衡体系中再通入0.2 mol CO2，平衡___________（填“正向”“逆向” “不”）移动，达到新平衡后，体系中CO的百分含量__________（填“变大” “变小”“不变”）。

② 向压强为p体积可变的恒压容器中充入一定量CO2，650 ℃时反应达平衡，CO的体积分数为40.0%，则CO2的转化率为_________________。气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作Kp），此温度下，该反应的化学平衡常数Kp＝__________________________（用含p的代数式表示），若向平衡体系中再充入V(CO2):V(CO)＝5:4的混合气体，平衡___________（填“正向”“逆向”“不”）移动。

Answer 1

【答案】 -726.4 kJ/mol 催化剂活性降低 温度 A C 吸热 正向 变小 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，根据盖斯定律，将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，故答案为：-726.4 kJ/mol；

(2)① 当温度在250 ℃～300 ℃范围时，催化剂活性降低，乙酸的生成速率减慢，当温度在300 ℃～400 ℃范围时，乙酸的生成速率加快，说明影响乙酸生成速率的主要因素是温度，故答案为：催化剂活性降低；温度；

②该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙酸的平衡产率提高，故A正确，B错误；该反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，乙酸的平衡产率提高，故C正确，D错误；故选AC；

(3)①根据图像，升高温度，c(CO2)减小，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，某温度下，若向该平衡体系中再通入0.2 mol CO2，增大了二氧化碳的浓度，平衡正向移动，达到新平衡后，相当于原平衡增大了压强，平衡逆向移动，体系中CO的百分含量减小，故答案为：吸热；正向；变小；

②设起始时二氧化碳为xmol，反应的二氧化碳为ymol

C(s)＋CO2(g) 2CO(g)

起始(mol) x 0

反应(mol) y 2y

平衡(mol) x-y 2y

则×100%=40.0%，解得==25%；设y=1mol，则x=4mol，因此二氧化碳的平衡分压为P，CO的平衡分压为P，化学平衡常数Kp＝=P；平衡时V(CO2):V(CO)=3：2，若向平衡体系中再充入V(CO2):V(CO)＝5:4＜3:2，则平衡逆向移动，故答案为：25%；4P/15；逆向。