题目内容

【题目】二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向,发展成一项重要的新兴产业。

(1)已知:CH4、CO、H2的燃烧热分别为890kJ·mol-1、283kJ·mol-1、285.5kJ·mol-1,计算下列反应的反应热:CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=___kJ·mol-1。

(2)利用废气中的CO2为原料制取甲醇,反应方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O其他条件相同,该甲醇合成反应在不同催化剂(I、II、III)作用下反应相同时间后,CO2的转化率随反应温度的变化如图1所示。

①该反应的△H__0(填“﹤”或“﹥”)。

②d点不同催化剂(I、II、III)作用下CO2的转化率相同的原因是___。

(3)用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃,起始时以0.1MPa,n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示:

①该反应在___自发进行(填“低温”或“高温”)。

②b代表的物质是___。

③T1温度下的平衡转化率为___。

【答案】+247.6 < d点均达到平衡状态,催化剂不影响平衡转化率 低温 H2O 50%

【解析】

(1)根据题意得到:①;

②;

③;

由盖斯定律①-②×2-③×2得到: =+247.6kJ/mol,

故答案为:+247.6;

(2)由图象可以看出,随着反应的进行,温度逐渐升高,CO2转化率先逐渐升高,然后逐渐下降,说明反应为放热反应,最后转化率相等,其原因是d点是反应均已达到了平衡状态,且催化剂不影响平衡移动,

故答案为:<;d点均达到平衡状态,催化剂不影响平衡转化率;

(3)①.根据图示曲线可知,温度升高氢气物质的量增大,平衡左移,说明正反应为放热反应,<0,正反应混乱度减小,即<0,所以根据,说明反应能够自发进行,即要在较低温下能自发进行,

故答案为:低温;

②.根据氢气的物质的量变化,说明a是CO2,所以b、c为乙烯和水蒸气,由于乙烯与水蒸气的改变量之比为1:4,所以b为H2O,

故答案为:H2O;

③.T1温度下a为2mol,乙烯(c)为1mol,氢气为6mol,水蒸气为4mol,说明反应的氢气为6mol,所以T1温度下平衡转化率为:=50%,

故答案为:50%。

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