Question

2．有效利用現有資源是解決能源問題的一種實際途徑．發(fā)展“碳-化學”，開發(fā)利用我國相對豐富的煤炭資源具有重要的戰(zhàn)略意義和經濟價值．下面是以焦炭為原料，經“碳-化學”途徑制取乙二醇的過程：

（1）以CO或CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇．你認為用哪種合成設計更符合“綠色化學”理念：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）（用化學反應方程式表示）．
（2）如圖表示在恒容容器中230℃催化劑條件下，0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂反應得到甲醇蒸氣，產率達80%時的能量變化示意圖．
①寫出該反應的熱化學方程式：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49kJ•mol^-1．
②能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據是bd．（填字母序號）
a．容器中壓強不變　　　
b．H₂的體積分數不變　　　
c．c（H₂）=3c（CH₃OH）　　
d．容器中密度不變
e．2個C=O斷裂的同時有6個H-H斷裂．

Answer 1

分析 （1）以CO與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g），以CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g） $\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g））+H₂O，根據“綠色化學”的思想，分析解答；
（2））①根據圖1可知0.5mol CO₂和1.5mol H₂轉化率達80%時放熱23-3.4=19.6KJ，然后按比例計算：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H得出該反應的熱化學方程式；
②化學平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變分析，注意恒壓條件．

解答 解：（1）以CO與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g），以CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g） $\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g））+H₂O，以CO與H₂為原料，產物只有一種嗎，符合符合“綠色化學”的思想，故答案為：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）；
（2）①根據圖1可知0.5mol CO₂和1.5mol H₂轉化率達80%時放熱23-3.4=19.6KJ，則該反應的熱化學方程式：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-$\frac{19.6}{80%}$×2=-49kJ•mol^-1，故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49 kJ•mol^-1；
②a．在恒壓容器中壓強始終不變，不能證明達到了平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體中 H₂的體積分數不變，說明各組分的體積分數都不變，正逆反應速率，達到了平衡狀態(tài)，故b正確；
c．c（H₂）=3c（CH₃OH）不能說明達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．反應兩邊都是氣體，氣體總質量不變，恒壓條件該容器的容積改變，故氣體的密度是變量，當氣體的密度不變時，說明達到了平衡狀態(tài)，故d正確；
e．2個C=O斷裂的同時有6個H-H斷裂，是同一方向的變化，在任意狀態(tài)下均成立，不能說明達到平衡狀態(tài)．
故答案為：bd．

點評 本題考查較為綜合，涉及綠色化學的思想、熱化學方程式的書寫、平衡狀態(tài)的判斷的知識，題目難度較大．