Question

12．豐富的CO₂完全可以作為新碳源，解決當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的碳源（石油和天然氣）到本世紀(jì)中葉將枯竭的危機(jī)．
（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(dá)50%時(shí)放出熱量19.6KJ寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)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(jìn)行該反應(yīng)，其相關(guān)數(shù)據(jù)如圖：t min至2t min時(shí)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(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得實(shí)驗(yàn)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(shí)，上述平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）．
②表中y、z的大小關(guān)系為B．
A．y=z           B．y＞z            C．y＜z           D．無(wú)法判斷
③表中x、y、z、w對(duì)應(yīng)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(dá)50%時(shí)放出熱量19.6KJ，則1molCO₂完全轉(zhuǎn)化放熱為39.2 kJ，據(jù)此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（2）反應(yīng)速率加快，根據(jù)升溫或者使用催化劑可以使反應(yīng)速率加快分析；
（3）①升高溫度CO₂的轉(zhuǎn)化率減小，則正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
②CO₂起始物質(zhì)的量為1.25mol時(shí)，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(yīng)，當(dāng)二者按物質(zhì)的量1：3混合時(shí)，即a=0.83，二者轉(zhuǎn)化率相等，則800K時(shí)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(dòng)，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(dá)50%時(shí)放出熱量19.6KJ，則1molCO₂完全轉(zhuǎn)化放熱為39.2 kJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)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(shí)速率，反應(yīng)速率加快，而且在2t時(shí)刻，達(dá)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?yàn)榉艧岱磻?yīng)，所以降溫時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
故答案為：正反應(yīng)；
②CO₂起始物質(zhì)的量為1.25mol時(shí)，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(yīng)，當(dāng)二者按物質(zhì)的量1：3混合時(shí)，即a=0.83，二者轉(zhuǎn)化率相等，則800K時(shí)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(dòng)，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(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)熱計(jì)算等，題目難度中等，題目較好的考查學(xué)生分析能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力．（3）中轉(zhuǎn)化率比較為易錯(cuò)點(diǎn)、難度，貌似無(wú)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．