Question

【題目】人類過多地使用化石燃料，造成了二氧化碳的大量排放，致使地球氣溫上升。二氧化碳是溫室氣體，也是一種重要的資源，如以CO2為基本原料可合成甲醇。回答下列問題：

(1)已知下列熱化學方程式：

ⅰ．

ⅱ．

則ⅲ． ________

(2)Deluzarche等人在吸附有氫氣的催化劑上通入CO2發生反應，該過程的反應機理如下：

其中涉及非極性鍵變化的過程是______(填上圖中的數字序號)，寫出上述過程中總反應的化學方程式：_____。

(3)一定條件下，向某密閉容器中按照投料，發生反應ⅲ，反應達到平衡時，容器中甲醇的體積分數與壓強、溫度的關系如下圖所示：

由上圖可知，反應物的轉化率與壓強的關系是：壓強增大，CO2的轉化率________(填“減小”“不變”或“增大”)，溫度為265℃時的平衡常數Kp=________(Kp為用分壓表示的平衡常數，分壓=總壓×體積分數)(保留小數點后四位)。

(4)將一定量的、混合氣體通入某密閉容器中，在催化劑作用下生成，不同壓強下，平衡時混合氣體中的體積分數隨溫度的變化如圖所示。

則A、B、C三點的平衡常數由大到小的順序為____(用、、表示)，E點變為D點的措施是____。

(5)以特殊的納米材料為電極，一定濃度的硫酸作為電解質溶液，為原料通過電化學方法可制得甲醇，則生成甲醇的電極反應式為_____。

Answer 1

【答案】-49.6 ① 增大 0.0036 減小壓強

【解析】

(1)根據蓋斯定律計算反應ⅲ的焓變；

(2)根據流程圖，氫氣、CO2在催化劑表面上反應生成CH3OH；

(3)根據b點，溫度為265℃、壓強為8MPa，甲醇的百分含量為10%，利用“三段式”計算平衡常數；

(4)升高溫度，甲醇的體積分數減小，說明升高溫度平衡逆向移動；平衡常數只與溫度有關；

(5) 生成甲醇，碳元素化合價由+4降低為-2，CO2得電子發生還原反應生成甲醇；

(1)ⅰ．

ⅱ．

根據蓋斯定律ⅰ×＋ⅱ×得 -49.6；

(2)根據流程圖，①是H-H鍵斷裂，涉及非極性鍵變化的是過程①；氫氣、CO2在催化劑表面上反應生成CH3OH，總反應的化學方程式是；

(3)根據圖示，壓強增大，CO2的轉化率增大；

根據b點，溫度為265℃、壓強為8MPa，甲醇的百分含量為10%；

，x=；則平衡時CO2的壓強為 、則平衡時H2的壓強為CH3OH的壓強為、則平衡時H2O的壓強為，溫度為265℃時的平衡常數Kp=0.0036 ；

(4)升高溫度，甲醇的體積分數減小，說明升高溫度平衡逆向移動，所以升高溫度K減小，所以>； 平衡常數只與溫度有關，所以=，故；減小壓強，平衡逆向移動，甲醇體積分數減小，所以E點變為D點的措施是減小壓強；

(5) 生成甲醇，碳元素化合價由+4降低為-2， 1molCO2得6mol電子生成1mol甲醇，生成甲醇的電極反應式是。