Question

12．豐富的CO₂完全可以作為新碳源，解決當前應用最廣泛的碳源（石油和天然氣）到本世紀中葉將枯竭的危機．
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂和H₂在230℃催化劑條件下轉(zhuǎn)化生成甲醇（CH₃OH）蒸汽和水蒸氣CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．如圖表示恒壓容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，轉(zhuǎn)化率達50%時放出熱量19.6KJ寫出該反應的熱化學方程式：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-39.2 kJ•mol^-1．
（2）另外工業(yè)上還可用CO和H₂制備甲醇． 反應為CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），某溫度下，在容積為2L的恒容密閉容器中進行該反應，其相關(guān)數(shù)據(jù)如圖：t min至2t min時速率變化的原因可能是升溫或使用了催化劑；
（3）CO₂在一定條件下，還可以與H₂合成二甲醚：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）．
將2.5mol H₂與b mol CO₂置于容積為1L的密閉容器中，發(fā)生上述反應，達到平衡狀態(tài)時，測得實驗數(shù)據(jù)如表：

	500	600	700	800
1.67	X	33
1.25	60	43		Y
0.83		Z		32w

①降溫時，上述平衡向正反應方向移動（填“正反應”或“逆反應”）．
②表中y、z的大小關(guān)系為B．
A．y=z           B．y＞z            C．y＜z           D．無法判斷
③表中x、y、z、w對應的平衡常數(shù)分別為K_x、K_y、K_z、K_w，它們之間的大小關(guān)系為K_x＞K_z＞K_y=K_w．

Answer 1

分析 （1）恒壓容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，轉(zhuǎn)化率達50%時放出熱量19.6KJ，則1molCO₂完全轉(zhuǎn)化放熱為39.2 kJ，據(jù)此書寫熱化學方程式；
（2）反應速率加快，根據(jù)升溫或者使用催化劑可以使反應速率加快分析；
（3）①升高溫度CO₂的轉(zhuǎn)化率減小，則正方向為放熱反應；
②CO₂起始物質(zhì)的量為1.25mol時，溫度越高，CO₂的轉(zhuǎn)化率越小，故w＜32，x＞33，由于CO₂（g）、H₂（g）按物質(zhì)的量1：3反應，當二者按物質(zhì)的量1：3混合時，即a=0.83，二者轉(zhuǎn)化率相等，則800K時CO₂、H₂的轉(zhuǎn)化率均為w%，CO₂（g）的起始物質(zhì)的量越大，其轉(zhuǎn)化率越小，則y＜w；
③升高溫度向逆方向移動，溫度越高，平衡常數(shù)越�。�

解答 解：（1）恒壓容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，轉(zhuǎn)化率達50%時放出熱量19.6KJ，則1molCO₂完全轉(zhuǎn)化放熱為39.2 kJ，則反應的熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-39.2 kJ•mol^-1；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-39.2 kJ•mol^-1；
（2）t min至2t min時速率，反應速率加快，而且在2t時刻，達平衡狀態(tài)，可能是升溫或使用了催化劑；
故答案為：升溫或使用了催化劑；
（3）①升高溫度CO₂的轉(zhuǎn)化率減小，則正方向為放熱反應，所以降溫時，平衡向正反應方向移動；
故答案為：正反應；
②CO₂起始物質(zhì)的量為1.25mol時，溫度越高，CO₂的轉(zhuǎn)化率越小，故w＜32，x＞33，由于CO₂（g）、H₂（g）按物質(zhì)的量1：3反應，當二者按物質(zhì)的量1：3混合時，即a=0.83，二者轉(zhuǎn)化率相等，則800K時CO₂、H₂的轉(zhuǎn)化率均為w%，CO₂（g）的起始物質(zhì)的量越大，其轉(zhuǎn)化率越小，則y＜w，由上述分析可知x＞y，
故答案為：B；
③升高溫度向逆方向移動，溫度越高，平衡常數(shù)越小，所以平衡常數(shù)關(guān)系為：K_x＞K_z＞K_y=K_w；
故答案為：K_x＞K_z＞K_y=K_w．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡影響因素、反應熱計算等，題目難度中等，題目較好的考查學生分析能力、知識遷移運用能力．（3）中轉(zhuǎn)化率比較為易錯點、難度，貌似無法比較，關(guān)鍵是根據(jù)二者轉(zhuǎn)化率相等特殊性分析解答．