Question

12．二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要氣體，二氧化碳的回收在利用是減緩溫室效應(yīng)的有效途徑之一．
（1）二氧化碳重整可用于制取甲烷，已知：
CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁=+247KJ•mol^-1
CH⁴（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₂=+205KJ•mol^-1
則反應(yīng)CO₂（g）+4H₂（g）?CH₂（g）+2H₂O（g）的△H₃=-165kJ•mol^-1
（2）在一定壓強下，在某恒定密閉容器中充入H₂和CO₂發(fā)生反應(yīng)：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），其起始投料比、溫度與CO₂的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示．

溫度/K CO2轉(zhuǎn)化率/% a/mol	500	600	700	800
1.67	x	33
1.25	60	43		y
0.83		z	32	w

①降低溫度，平衡向正方向移動；
②在700K，起始投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=1.5時，
H₂的轉(zhuǎn)化率為40%若達(dá)到平衡后，H₂的濃度為a mol•L^-1，則達(dá)到平衡時CH₃CH₂OH的濃度為0.1amol•L^-1．
（3）CO₂和H₂在一定條件下可合成二甲醛：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OH（g）+3H₂O（g）△H．在一定壓強下，將2.5mol H₂與a 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，測得反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)都如表：
①x，y的大小關(guān)系為B
A．x=y  B．x＞y  C．x＜y  D．無法判斷
②下列關(guān)于該反應(yīng)的敘述正確的是ABC．
A．該反應(yīng)的△H＜0，△S＜0
B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小
C．轉(zhuǎn)化率分別為z，ω時，達(dá)到平衡的時間前者長
D．轉(zhuǎn)化率分別為y，ω時，平衡常數(shù)不同．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱；
（2）由圖可知其起始投料比為1.25，溫度由600→500，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，所以平衡正向移動；
（3）因為700K，起始投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=1.5時，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為20%，求氫氣的變化量，從而求出轉(zhuǎn)化率；
（4）①由（2）可知溫度升高，平衡逆向移動，二氧化碳轉(zhuǎn)化率變小，而其起始投料比減小，實際上增加二氧化碳的量，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減�。�
②A．降低溫度平衡正向移動，該反應(yīng)的△H＜0，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減少的方向，所以△S＜0；
B．降低溫度平衡正向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高而平衡常數(shù)隨減小；
C．溫度越高達(dá)平衡時間越短；
D．平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)．

解答 解：（1）令①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^-1，②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ•mol^-1
②-①×2得到CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄（g）+2H₂O（g）△H=-165kJ•mol^-1 ；故答案為：-165kJ•mol^-1；
（2）由圖可知其起始投料比為1.25，溫度由600→500，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，所以平衡正向移動，故答案為：正；
（3）2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
初起量：4       6          0             0
變化量：0.8     2.4         0.4          3.2
所以H₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{2.4}{6}$×100%=40%，平衡時H₂的濃度為a mol•L^-1，則達(dá)到平衡時CH₃CH₂OH的濃度為$\frac{0.4}{6-2.4}×a$=0.1amol•L^-1，故答案為：40%；0.1amol•L^-1；（4）①由（2）可知溫度升高，平衡逆向移動，二氧化碳轉(zhuǎn)化率變小，而其起始投料比減小，實際上增加二氧化碳的量，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，綜上所述，x＞y，故選：B；
②A．降低溫度平衡正向移動，該反應(yīng)的△H＜0，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減少的方向，所以△S＜0，故正確；
B．降低溫度平衡正向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高而平衡常數(shù)隨減小，故正確；
C．w對應(yīng)的溫度高，所以達(dá)平衡時間越短，即達(dá)到平衡的時間z長，故正確；
D．兩者溫度相同，所以平衡常數(shù)相同，故錯誤；
故選ABC．

點評 本題考查反應(yīng)熱計算、平衡常數(shù)及影響因素、反應(yīng)速率與平衡移動影響因素、化學(xué)平衡計算等側(cè)重考查學(xué)生對圖象的分析與平衡移動的理解，難中等大注意基礎(chǔ)知識的理解掌握．