Question

【题目】甲醇是一种可再生的绿色能源，是一种温室气体，都是重要的化工原料。

(1)已知CO的燃烧热为，CO（g）+2H2（g）CH3OH（1）；△H=-129kJmol-1，欲求出的燃烧热，则需要知道一个反应，该反应的热化学方程式为____________________．(无需写出的具体数值)

(2)向温度不同容积均为1L的a、b、c、d、e五个恒容密闭容器中各充入、的混合气体，控制适当条件使其同时发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=QkJmol-1，反应过程中维持各容器温度不变，测得时刻各容器中的体积分数（H2O）如图所示。

①Q_______(填“>”或“<”)0，五个容器中肯定处于非平衡状态的是_________。

②时刻时，容器a中正反应速率________(填“大于”“小于”或“等于”)容器e中正反应速率；

③℃时，该反应的平衡常数K=__________；

④欲提高的转化率，可采取的措施有______________________(写出两种)；

(3)碳捕捉技术的应用既可降低碳排放也可得到重要的化工产品．

①溶液是常用的碳捕捉剂，若某次捕捉后得到的溶液中c（HCO3-）∶c（CO32-）=2∶1，则所得溶液的pH=__________[常温下、]。

②在清除锅炉水垢的过程中，需要用将水垢中的转化为，将微溶的难溶性的的理由是_____________________________________________．

Answer 1

【答案】 < a、b 小于 4 降低温度或者增大二氧化碳的量或者增大压强 10 难溶于酸，而易溶于酸中

【解析】

(1)根据CH3OH燃烧生成二氧化碳和液态水，所以根据盖斯定律还应该有生成二氧化碳和液态水的热化学方程式，因为CO的燃烧热△H为-283kJmol-1，则有生成二氧化碳，还要有生成液态水，则必须涉及氢气燃烧的反应，据此分析；

(2)①a、b、c、d、e五个恒容密闭容器，由图像可知对应温度依次升高，则反应速率也依次增大，由于c中水的体积分数最大，表明t1时刻d、e已处于平衡状态，a、b肯定没有达到平衡状态，c可能处于平衡状态；因为达到平衡后，升高温度水的体积分数反而减小，说明升高温度平衡向逆反应进行，据此判断；②t1时刻时，a、e容器水的体积分数相等，说明a、e容器中反应物浓度相同，则温度越高正反应速率越大；③根据K=结合三段式计算；④根据欲提高H2的转化率，即在不改变氢气的量时使平衡正向移动即可；

(3)①某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，则溶液酸碱性主要由CO32-+H2OHCO3-+OH-，K==，据此计算出氢氧根离子浓度，从而求出pH；②根据CaSO4难溶于酸难除去，而CaCO3易溶于酸中易除去分析。

(1)欲求出CH3OH的燃烧热，根据CH3OH燃烧生成二氧化碳和液态水，所以根据盖斯定律还应该有生成二氧化碳和液态水的热化学方程式，又已知CO的燃烧热△H为-283kJmol-1，即CO (g)+O2 (g)CO2(g)△H=-283kJmol-1；那还必须有生成液态水的热化学方程式，则需要知道一个H2 (g)燃烧的热化学方程式，所以该反应的热化学方程式为2H2 (g)+O2 (g)2H2O(l)△H，故答案为：2H2 (g)+O2 (g)2H2O(l)△H；

(2)①a、b、c、d、e五个恒容密闭容器，由图像可知对应温度依次升高，则反应速率也依次增大，由于c中水的体积分数最大，表明t1时刻d、e已处于平衡状态，a、b肯定没有达到平衡状态，c可能处于平衡状态；又因为达到平衡后，升高温度水的体积分数反而减小，说明升高温度平衡向逆反应进行，则正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；a、b；

②t1时刻时，a、e容器水的体积分数相等，说明a、e容器中反应物浓度相同，又e容器温度大于a，所以容器a中正反应速率小于容器e中正反应速率，故答案为：小于；

③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始 3mol 7mol 0 0

转化 x 3x xx

平衡 3-x 7-3x x x

根据Td℃时，平衡水的体积分数为，所以=，解得x=2，则根据K===4，故答案为：4；

④根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)为体积减小的放热反应，所以欲提高H2的转化率，可以降低温度或者增大二氧化碳的量或者增大压强，故答案为：降低温度或者增大二氧化碳的量或者增大压强；

(3)①某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1，则溶液酸碱性主要由CO32-+H2OHCO3-+OH-，K==，所以c(OH-)===10-4，则c(H+)=10-10，pH=-lgc(H+)=10，故答案为：10；

②因为CaSO4难溶于酸难除去，而CaCO3易溶于酸中易除去，所以在清除锅炉水垢的过程中，需要用Na2CO3将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，故答案为：CaSO4难溶于酸，而CaCO3易溶于酸中。