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实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是    如何将CO2转化为可利用

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/11 05:01:19
实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是    如何将CO2转化为可利用的资源.目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g),图1表示该反应过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化:
(1)关于该反应的下列说法中,正确的是______(填字母).
A.△H>0,△S>0   B.△H>0,△S<0   C.△H<0,△S<0    D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示.
①从反应开始到平衡,CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=______ mol•(L•min)-1;H2的转化率=______
②该反应的平衡常数表达式K=
c(CH
(1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),气体的物质的量减少,反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0,
故答案为:C;
(2)二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L,则:
①v(CH3OH)=
0.75mol/L
10min=0.075mol/(L•min);
浓度变化量之比等于化学计量数之比,△c(H2)=0.75mol/L×3=2.25mol/L,参加反应的氢气的物质的量=2.25mol/L×1L=2.25mol,故氢气的转化率=
2.25mol
3mol×100%=75%,
故答案为:0.075mol/(L•min);75%;
②CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2),
故答案为:
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2);
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是:
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;故A错误;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量,平衡正向进行,故B正确;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡,故C错误;
D、再充入l molCO2和4molH2,增大压强平衡正向进行,故D正确;
故选:BD;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时,放出热量=363.3kJ×
1mol×32g/mol
16g=726.6kJ,故甲醇燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+
3
2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1
故答案为:CH3OH(l)+
3
2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1