Question

碳的氧化物对环境的影响较大，CO是燃煤工业生产中的大气污染物，CO₂则促进了地球的温室效应。给地球生命带来了极大的威胁。

(1)已知：①甲醇的燃烧热△H=-726.4kJ·mol^-1②H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l) △H=-285.8kJ·mol^-1。则二氧化碳和氢气合成液态甲醇，生成液态水的热化学方程式为_____。

(2)二氧化碳合成CH₃OH 的热化学方程式为CO₂₍g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)△H₁，过程中会产生副反应：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)△H₂。图1是合成甲醇反应中温度对CH₃OH、CO的产率影响曲线图，△H₂________0(填“＞”或“＜”)。增大反应体系的压强，合成甲醇的反应速率___________(填“增大”“减小”或“ 不变”)，副反应的化学平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。

(3)以某些过渡金属氧化物作催化剂，二氧化碳与甲烷可转化为乙酸：CO₂(g) +CH₄(g)CH₃COOH(g) △H=+36.0kJ·mol^-1。不同温度下，乙酸的生成速率变化曲线如图2。结合反应速率，使用催化剂的最佳温度是________℃，欲提高CH₄的转化率，请提供一种可行的措施：______________。

(4)一定条件下，CO₂ 与NH₃ 可合成尿素[CO(NH₂)₂]：CO₂(g)+2NH₃(g)CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g)△H。某温度下。在容积为1L的恒容密闭容器中,加入一定氨碳比的3molCO₂ 和NH₃的混合气体。图3是有关量的变化曲线，其中表示NH₃转化率的是曲线________(填“a”或“b”),曲线c 表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线,则M点的平衡常数K=________，y=________。

Answer

CO2(g)+ 3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) △H=-131.0 kJ·mol-1 > 增大 向逆反应方向 250 增大反应体系的压强或增大CO2的浓度或使CH3COOH液化抽离等 b 20 36.4

【解析】

(1)甲醇的燃烧热△H=-726.4kJ•mol-1，可得甲醇燃烧的热化学方程式：①CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.4 kJ•mol-1，氢气的燃烧热△H=-285.8kJ•mol-1，可得氢气燃烧的热化学方程式：②H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=-285.8 kJ•mol-1，根据盖斯定律，②×3-①得：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(1)△H=-131.0kJ/mol，故答案为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(1)△H=-131.0kJ/mol；

(2)根据图1，升高温度CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 中CO的产率增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，△H2＞0； CH3OH的产率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，△H1＜0；增大反应体系的压强，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)平衡正向移动，使得二氧化碳和氢气的物质的量减小，副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 中反应物的量减少，平衡逆向移动，故答案为：>；增大；向逆反应方向；

(3)根据图像，在250℃时乙酸的生成速率最高，说明该温度下催化剂的活性最强，因此使用催化剂的最佳温度是250℃；欲提高CH4的转化率，需要平衡正向移动，可以采取的措施有增大反应体系的压强或增大CO2的浓度或使CH3COOH液化抽离等，故答案为：250；增大反应体系的压强或增大CO2的浓度或使CH3COOH液化抽离等；

(4)增加氨碳比()，氨气的转化率降低，根据图像，曲线b表示NH3转化率；曲线c 表示尿素在平衡体系中的体积分数变化曲线，M点对应的=2，则加入的CO2 为1mol，NH3为2mol，平衡时CO2 和NH3的转化率均为80%，

CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)

起始(mol) 1 2 0 0

反应(mol) 0.8 1.6 0.8 0.8

平衡(mol) 0.2 0.4 0.8 0.8

平衡浓度(mol/L)0.2 0.4 0.8 0.8

则M点的平衡常数K==20；尿素在平衡体系中的体积分数等于物质的量分数，则y=×100%=36.4%，故答案为：b；20；36.4。