Question

近年来，由CO₂催化加氢合成甲醇的相关研究受到越来越多的关注．该方法既可解决CO₂废气的利用问题，又可开发生产甲醇的新途径，具有良好的应用前景．已知4.4g CO₂气体与H₂经催化加氢生成CH₃OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量．
（1）该反应的热化学方程式为：

 

．
（2）在270℃、8MPa和适当催化剂的条件下，CO₂的转化率达到22%，则4.48m³（已折合为标准状况）的CO₂在合成CH₃OH气体过程中能放出热量

 

 kJ．
（3）又已知H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol，则CO₂气体与H₂气体反应生成CH₃OH气体16g和液态水时放出热量为

 

kJ．

Answer 1

分析：（1）依据题干条件，计算化学方程式中的量对应下的反应放热，结合热化学方程式的书写方法，标注物质聚集状态，对应量的反应热；
（2）依据转化率结合热化学方程式计算得到；
（3）依据（1）的热化学方程式结合盖斯定律和H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol计算得到热化学方程式：

解答：解：（1）已知4.4g CO₂气体与H₂经催化加氢生成CH₃OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量，则1mol二氧化碳全部反应放热49.5KJ；结合热化学方程式书写方法写出热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
（2）在270℃、8MPa和适当催化剂的条件下，物质为气体，反应的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol
CO₂的转化率达到22%，则4.48m³（已折合为标准状况）的CO₂在合成CH₃OH气体过程中转化的物质的量为：

4.48×103L

22.4L/mol

×22%=44mol，反应能放出热量44mol×49.5KJ/mol=2178KJ；
故答案为：2178；
（3）CO₂气体与H₂气体反应生成CH₃OH气体16g和液态水，①CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；②H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol；依据盖斯定律得到①+②得到：
CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（l）△H=-93.5KJ/mol；
CO₂气体与H₂气体反应生成CH₃OH气体16g和液态水，依据热化学方程式可知30gCH₃OH生成，反应放热93.5KJ；生成CH₃OH气体16g放热=

16g×93.5KJ

32g

=46.75KJ；
故答案为：46.75KJ；

点评：本题考查了热化学方程式的书写与计算，热化学方程式的含义，计算应用，盖斯定律的计算应用，题目难度中等．