Question

20．近年，由CO₂催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注．该法既可解决CO₂废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景．已知4.4g CO₂气体与H₂经催化加成生成CH₃OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量．
（1）该反应的热化学方程式为CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol．
（2）在270℃、8MPa和适当催化剂的条件下，CO₂的转化率达到22%，则4.48m³（已折合为标准状况）的CO₂能合成CH₃OH气体的物质的量是44mol，此过程中能放出热量2178 kJ．
（3）根据该反应特点，有利于甲醇合成的条件是C．
A．高温、高压     B．高温、低压     C．低温、高压      D．低温、低压．

Answer 1

分析 （1）计算1mol二氧化碳和氢气化合生成甲醇和水放热，结合热化学方程式书写方法标注物质聚集状态和反应焓变写出；
（2）依据碳元素守恒计算合成甲醇物质的量，根据热化学方程式计算放出的热量；
（3）依据反应特征是气体体积减小的放热反应，结合平衡移动原理分析选项．

解答 解：（1）4.4g CO₂气体完全合成CH₃OH和水蒸气放出热量4.95kJ，则1mol CO₂完全合成CH₃OH和水蒸气放热49.5kJ，热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol；
（2）n（CH₃OH）=n（CO₂）=$\frac{4.48×103L}{22.4L/mol}$×22%=44mol，每生成1mol CH₃OH（g）放热49.5kJ，则此过程中放出热量为：（44×49.5）kJ=2178kJ；
故答案为：44；2178；
（3）该反应正反应放热，低温有利于CO₂合成CH₃OH，又因正反应为体积减小的反应，高压有利于CO₂合成CH₃OH，所以低温高压体积有利于反应正向进行，故选C．

点评 本题考查了热化学方程式书写和计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．