Question

8．已知4.4g CO₂氣體與H₂經催化加氫生成CH₃OH氣體和水蒸氣時放出4.95kJ的能量．
（1）該反應的熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol．
（2）在270℃、8MPa和適當催化劑的條件下，CO₂的轉化率達到22%，則4.48m³（已折合為標準狀況）的CO₂能合成CH₃OH氣體的物質的量是44mol，此過程中能放出熱量2178kJ．
（3）又已知H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol，則22g CO₂氣體與H₂反應生成CH₃OH氣體和液態(tài)水時放出的熱量為46.75kJ．

Answer 1

分析 （1）計算1mol二氧化碳和氫氣化合生成甲醇和水放熱，結合熱化學方程式書寫方法標注物質聚集狀態(tài)和反應焓變寫出；
（2）依據碳元素守恒計算合成甲醇物質的量，根據熱化學方程式計算放出的熱量；
（3）依據合成甲醇的熱化學方程式和H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol，利用蓋斯定律計算得到1mol二氧化碳反應放出熱量，得到22g二氧化碳即0.5mol二氧化碳反應放出的熱量．

解答 解：（1）已知4.4g CO₂氣體與H₂經催化加氫生成CH₃OH氣體和水蒸氣時放出4.95kJ的能量，則1mol二氧化碳全部反應放熱49.5KJ；結合熱化學方程式書寫方法寫出熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5 kJ/mol；
（2）n（CH₃OH）=n（CO₂）=$\frac{4.48×103L}{22.4L/mol}$×22%=44mol，每生成1mol CH₃OH（g）放熱49.5kJ，則此過程中放出熱量為：（44×49.5）kJ=2178kJ；
故答案為：44mol；2178；
（3）由H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol以及（1）中的熱化學方程式可知，4.48m³（已折合為標準狀況）的CO₂物質的量為1mol，1mol CO₂完全合成CH₃OH并生成液態(tài)水時放出熱量為44kJ+49.5kJ=93.5kJ．則22g CO₂即0.5mol CO₂與H₂反應時，放出熱量為93.5kJ÷2=46.75kJ，
故答案為：46.75kJ．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和計算應用，掌握蓋斯定律計算是關鍵，題目難度中等．