Question

二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向，发展成一项重要的新兴产业。

（1）已知：CH₄、CO、H₂的燃烧热分别为890kJ·mol^-1、283kJ·mol^-1、285.5kJ·mol^-1，计算下列反应的反应热：CO₂(g)+CH₄(g)=2CO(g)+2H₂(g)  △H＝___kJ·mol^-1。

（2）利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，反应方程式为：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（I、II、III）作用下反应相同时间后，CO₂的转化率随反应温度的变化如图1所示。

①该反应的△H__0（填“﹤”或“﹥”）。

②d点不同催化剂（I、II、III）作用下CO₂的转化率相同的原因是___。

（3）用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0.1MPa，n(H₂)：n(CO₂)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO₂(g)+6H₂(g)C₂H₄(g)+4H₂O(g)  △H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示：

①该反应在___自发进行（填“低温”或“高温”）。

②b代表的物质是___。

③T₁温度下的平衡转化率为___。

Answer

+247.6 < d点均达到平衡状态，催化剂不影响平衡转化率 低温 H2O 50%

【解析】

（1）根据题意得到：①；

②；

③；

由盖斯定律①-②×2-③×2得到： =+247.6kJ/mol，

故答案为：+247.6；

（2）由图象可以看出，随着反应的进行，温度逐渐升高，CO2转化率先逐渐升高，然后逐渐下降，说明反应为放热反应，最后转化率相等，其原因是d点是反应均已达到了平衡状态，且催化剂不影响平衡移动，

故答案为：<；d点均达到平衡状态，催化剂不影响平衡转化率；

（3）①.根据图示曲线可知，温度升高氢气物质的量增大，平衡左移，说明正反应为放热反应，<0，正反应混乱度减小，即<0，所以根据，说明反应能够自发进行，即要在较低温下能自发进行，

故答案为：低温；

②.根据氢气的物质的量变化，说明a是CO2，所以b、c为乙烯和水蒸气，由于乙烯与水蒸气的改变量之比为1:4，所以b为H2O，

故答案为：H2O；

③.T1温度下a为2mol，乙烯(c)为1mol，氢气为6mol，水蒸气为4mol，说明反应的氢气为6mol，所以T1温度下平衡转化率为：=50%，

故答案为：50%。