Question

近年来，由CO₂催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注．该方法既可解决CO₂废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景．已知4.4g CO₂气体与H₂经催化加成生成CH₃OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量．

（1）该反应的热化学方程式为：　　

（2）在270℃、8MPa和适当催化剂的条件下，CO₂的转化率达到22%，则4.48m³（已折合为标准状况）的CO₂能合成CH₃OH气体的物质的量是　　，此过程中能  放出热量　　 kJ．

（3）又已知H₂O（g）═H₂O（l）△H=﹣44kJ/mol，则22g CO₂气体与H₂反应生成CH₃OH气体和液态水时放出热量为　　．

（4）根据该反应特点，有利于甲醇合成的条件是　　．

A．高压高温　　　　　　B．低压高温

C．高压低温            D．低压低温．

Answer 1

考点：

热化学方程式；有关反应热的计算；化学平衡的影响因素．

专题：

化学反应中的能量变化．

分析：

（1）计算1mol二氧化碳和氢气化合生成甲醇和水放热，结合热化学方程式书写方法标注物质聚集状态和反应焓变写出；

（2）依据碳元素守恒计算合成甲醇物质的量，根据热化学方程式计算放出的热量；

（3）依据合成甲醇的热化学方程式和H₂O（g）═H₂O（l）△H=﹣44kJ/mol，利用盖斯定律计算得到1mol二氧化碳反应放出热量，得到22g二氧化碳即0.5mol二氧化碳反应放出的热量；

（4）依据反应特征是气体体积减小的放热反应，结合平衡移动原理分析选项．

解答：

解：（1）4.4g CO₂气体完全合成CH₃OH和水蒸气放出热量4.95kJ，则1mol CO₂完全合成CH₃OH和水蒸气放热49.5kJ，热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.5kJ/mol，

故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.5kJ/mol；

（2）n（CH₃OH）=n（CO₂）=×22%=44mol，每生成1mol CH₃OH（g）放热49.5kJ，则此过程中放出热量为：（44×49.5）kJ=2178kJ；

故答案为：44mol；2178；

（3）由H₂O（g）═H₂O（l）△H=﹣44kJ/mol以及（1）中的热化学方程式可知，1mol CO₂完全合成CH₃OH并生成液态水时放出热量为44kJ+49.5kJ=93.5kJ．则22g CO₂即0.5mol CO₂与H₂反应时，放出热量为93.5kJ÷2=46.75kJ，

故答案为：46.75kJ；

（4）该反应正反应放热，低温有利于CO₂合成CH₃OH，又因正反应为体积减小的反应，高压有利于CO₂合成CH₃OH，所以低温高压体积有利于反应正向进行，故选C．

点评：

本题考查了热化学方程式书写和计算应用，化学平衡移动原理的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．