Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，由CO2制備甲醇的過程可能涉及的反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2

反應(yīng)Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1

回答下列問題：

（1）反應(yīng)Ⅱ的△H2=______________。

（2）反應(yīng)Ⅲ能夠自發(fā)進(jìn)行的條件是__________ (填“較低溫度”、“ 較高溫度”或“任何溫度”)

（3）恒溫，恒容密閉容器中，對(duì)于反應(yīng)Ⅰ，下列說法中能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________。

A.混合氣體的密度不再變化

B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1：3：1：1

D.甲醇的百分含量不再變化

（4）對(duì)于反應(yīng)Ⅰ，不同溫度對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑的效率影響如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是__________。

A.其他條件不變，若不使用催化劑，則250℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率可能位于M1

B.溫度低于250℃時(shí)，隨溫度升高甲醇的產(chǎn)率增大

C.M點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)比N點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)大

D.實(shí)際反應(yīng)應(yīng)盡可能在較低的溫度下進(jìn)行，以提高CO2的轉(zhuǎn)化率

（5）若在1L密閉容器中充入3molH2和1molCO2發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，250℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______；若要進(jìn)一步提高甲醇體積分?jǐn)?shù)。可采取的措施有_________________。

（6）下圖是電解Na2CO3溶液的裝置圖。

陰極的電極反應(yīng)式為________________

Answer 1

【答案】+41.19kJ·mol-1 較低溫度 BD ABD 0.148(或者) 增大壓強(qiáng)(降低溫度) 2H++2e-==H2↑或2H2O+2e-==H2↑+2OH-

【解析】

本題考查蓋斯定律，熱化學(xué)反應(yīng)與過程無關(guān)，只與始態(tài)與終態(tài)有關(guān)，△H2=△H1-△H3=+41.19kJ/mol；△G==△H－T△S，T為溫度，△G<0，可自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)Ⅲ：△H<0, △S<0，較低溫度可自發(fā)進(jìn)行；平衡狀態(tài)的判斷，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，本題中ρ=m/V，質(zhì)量與體積均不變，密度自始至終不變，不可做為判斷依據(jù)；M=m/n，質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減少，可做判斷依據(jù)；反應(yīng)物與生成物平衡時(shí)的比例不一定為1：3：1：1，不可以；只要平衡則甲醇的百分含量不再變化，可以；化學(xué)反應(yīng)條件的選擇，既要考慮反應(yīng)時(shí)的產(chǎn)量，又要考慮反應(yīng)的速率；，250℃時(shí)轉(zhuǎn)化率為50%；電解池中陽(yáng)極失電子，溶液中為水提供的氫氧根離子失電子，產(chǎn)生的氫離子和鈉離子向陰極區(qū)域移動(dòng)，而陰極附近的水提供的氫離子得電子，生成氫氣。

（1）本題考查蓋斯定律，熱化學(xué)反應(yīng)與過程無關(guān)，只與始態(tài)與終態(tài)有關(guān)，△H2=△H1-△H3=+41.19kJ/mol；（2）△G==△H－T△S，T為溫度，△G<0，可自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)Ⅲ：△H<0, △S<0，較低溫度可自發(fā)進(jìn)行；（3）平衡狀態(tài)的判斷，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，本題中ρ=m/V，質(zhì)量與體積均不變，密度自始至終不變，不可做為判斷依據(jù)；M=m/n，質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減少，可做判斷依據(jù)；反應(yīng)物與生成物平衡時(shí)的比例不一定為1：3：1：1，不可以；只要平衡則甲醇的百分含量不再變化，可以；答案為：BD；(4)A.催化劑對(duì)反應(yīng)速率有影響，對(duì)平衡的限度無影響，A錯(cuò)誤；B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)率提高，B正確；C.升高溫度平衡向左移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)變小，C錯(cuò)誤；D. 實(shí)際反應(yīng)應(yīng)盡可能在催化效率最高時(shí)，D錯(cuò)誤；答案為ABD ；

(5) CO2 + 3H2CH3OH + H2O 250℃時(shí)轉(zhuǎn)化率為50%

初始量：1 3

反應(yīng)量：0.5 1.5 0.5 0.5

平衡： 0.5 1.5 0.5 0.5

，K=0.148；提高甲醇的體積分?jǐn)?shù)為：增大壓強(qiáng)(降低溫度)； (6) 電解池中陽(yáng)極失電子，溶液中為水提供的氫氧根離子失電子，產(chǎn)生的氫離子和鈉離子向陰極區(qū)域移動(dòng)，而陰極附近的水提供的氫離子得電子，生成氫氣，2H++2e-==H2↑或2H2O+2e-==H2↑+2OH-