Question

将CO₂应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道，其合成反应为CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)。回答下列问题：

（1）如图为CO₂平衡转化率和温度、压强的关系，其中压强分别为3.0MPa、4.0MPa和5.0MPa。据图可知，该反应为_______________反应（填“放热”或“吸热")。设CO₂的初始浓度为c_omol•L^-1，根据5.0MPa时的数据计算该反应的平衡常数K(240k)=_______________    (列出计算式即可）。若在4.0MPa时减小投料比，则CO₂的平衡转化率曲线可能位于II线的_______________（填“上方”或“下方”)。

（2）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为CH₃OH(g)+NH₃(g)CH₃NH₂(g)+H₂O(g)△H。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：

共价键	C—O	H—O	N—H	C—N
键能/k.J•mol^-1	351	463	393	293

则该反应的△H=_______________k.J•mol^-1 。

（3）已知：①CO(g)+NO₂(g)CO₂(g)+NO(g)    △H₁=-226kJ•rnol^-1

②N₂(g)+2O₂(g)2NO₂(g)△H₂=+68kJ•mol^-1

③N₂(g)+O₂(g)2NO(g)    △H₃=+183kJ•mol^-1

则：2CO(g)+2NO(g)2CO₂(g)+N₂(g)    △H=_______________kJ•mol^-1。

（4）一定温度下，下列措施一定能加快反应CO₂(g)+3H₂（g)CH₃OH(g)+H₂O(g)的速率的是_______________（填选项字母）。

A.及时移去甲醇    B.改进催化剂    C.提高反应物浓度    D.增大容器压强

（5）甲烷重整可选氧化物NiO-    Al₂O₃作为催化剂，工业上常用Ni(NO₃)₂、Al(NO₃)₃混合液加入氨水调节pH=12(常温），然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备该催化剂。加入氨水调节pH=12时，c(Ni²⁺)为_______________。［已知：K_sp[Ni(OH)₂]=5×10^-16]

Answer

放热 上方 -12 -750 BC 5×10-2 mol·L-1

【解析】

（1）根据图像，随着温度的升高，CO2的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，推出该反应的正反应是放热反应：反应为气体体积减小的反应，作等温线，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，I为5.0MPa下进行的曲线，240K时CO2的转化率为0.8，则可列三段式为

根据化学平衡常平数的表达式K= ；根据上述分析，II曲线代表4.0MPa下进行的曲线，减小投料比，相当于增大H2的量，CO2的量不变，平衡向正反应方向进行，CO2的转化率增大，即CO2的平衡转化曲线可能位于II曲线的上方，故答案为：放热；；上方；

（2）反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，故△H =351 kJ/mol +393 kJ/mol -293 kJ/mol -463kJ/mol=-12kJ/mol，故答案为：-12；

（3）由盖斯定律：①×2+②-③×2可得：2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)△H=-750kJ•mol-1，故答案为：-750；

（4）A.及时移去甲醇，则生成物的浓度减小，反应速率减慢，故A错误；

B.改进催化剂能加快反应速率，故B正确；

C.提高反应物浓度，反应物浓度增大，则反应速率加快，故C正确；

D.若缩小体积而使容器压强增大，则反应速率加快，若通入惰性气体使容器压强增大，则反应速率不变，故D错误；

综上所述，答案为：BC；

（5）pH=12，c(OH-)=0.01mol·L-1，Ksp[Ni(OH)2]=5×10-16，c(Ni2+)=，故答案为：5×10-2 mol·L-1。