题目内容

10．甲酸钙用途广泛，可用于高硫烟气脱硫助剂，也可作为制备草酸的中间体．据最新文献，氢氧化钙碳基化合成甲酸钙的反应如下：
2CO+Ca（OH）2═Ca（HCOO）2                         反应1
（1）反应体系中存在以下两个竞争反应
CO（g）+H2O（g）?HCOOH（g）△H=-28.8kJ/moL         反应2
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=+41.2kJ/moL    反应3
①二氧化碳与氢气直接合成甲酸的热化学反应方程式为CO2（g）+H2（g）?HCOOH（g）△H=-70.0kJ/moL．
②为了更有利于生成甲酸钙，应选择的反应条件是较低的温度和AC（填编号）．
A．催化剂B．低压C．高压
（2）如图1是反应2和反应3，lnK与温度T的关系；同一条件时反应2的K小于（填“大于”或“小于”）反应3的K，这对于反应2（填“反应2”或“反应3”）不利的．
 （3）以氢氧化钙初始密度为0.097g/mL、CO的分压为3.0MPa条件下催化反应，以氢氧化钙转化率Y%为坐标，时间为横坐标得到如图2象；

①根据图象选择合适的反应温度453K；理由是温度越高，反应速率越快，时间越短，但463K时，增幅不明显，能耗反而增多，故选择453K．
②当Y%为100%时，产物中甲酸钙与碳酸钙的质量比为50：1，氢氧化钙有97.5%转化为甲酸钙．

分析 （1）①根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
②使用催化剂可以加快反应速率，正反应为气体体积减小的反应，增大压强有利于甲酸钙生成；
（2）lnK属于增函数，lnK值越大，K值越大，由图可知，相同条件下反应2的lnK更小，故反应2的平衡常数小于反应3，反应2为放热反应，反应3为吸热反应，升高温度有利于反应3向正反应方向移动；
（3）①温度高反应速率快，但463K时，图象与453K时几乎重合，反应速率增快不明显，应选择453K；
②设甲酸钙质量为130g，则碳酸钙质量为2.6g，计算各自物质的量，由钙元素守恒，转化甲酸钙的氢氧化钙与甲酸钙物质的量相等，由钙元素守恒计算氢氧化钙的总物质的量，进而计算转化为甲酸钙的氢氧化钙占有的质量分数．

解答 解：（1）①已知：Ⅰ．CO（g）+H2O（g）?HCOOH（g）△H=-28.8kJ/moL
Ⅱ．CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=+41.2kJ/moL
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ可得：CO2（g）+H2（g）?HCOOH（g）△H=-70.0kJ/moL，
故答案为：CO2（g）+H2（g）?HCOOH（g）△H=-70.0kJ/moL；
②使用催化剂可以加快反应速率，正反应为气体体积减小的反应，平衡向正反应方向移动，增大压强有利于甲酸钙生成，
故选：AC；
（2）lnK属于增函数，lnK值越大，K值越大，由图可知，相同条件下反应2的lnK更小，故反应2的平衡常数小于反应3，反应2为放热反应，反应3为吸热反应，升高温度有利于反应3向正反应方向移动，不利于反应2 进行，
故答案为：小于；反应2；
（3）①温度越高，反应速率越快，时间越短，但463K时，图象与453K时几乎重合，反应速率增快不明显，消耗能源反而增多，应选择453K，
故答案为：453K；温度越高，反应速率越快，时间越短，但463K时，增幅不明显，能耗反而增多，故选择453K；
②设甲酸钙质量为130g，其物质的量为1mol，则碳酸钙质量为$\frac{130g}{50}$=2.6g，其物质的量为$\frac{2.6g}{100g/mol}$=0.026mol，由钙元素守恒，可知转化甲酸钙的氢氧化钙为1mol，氢氧化钙的总物质的量为1.026mol，故转化为甲酸钙的氢氧化钙占总的$\frac{1mol}{1.026mol}$×100%=97.5%，
故答案为：97.5．

点评 本题考查热化学方程式书写、化学平衡图象综合应用、化学计算等，侧重考查学生读图获取信息能力、分析解决问题能力，难度中等．

练习册系列答案
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