化学
利用所学化学知识回答问题Ⅰ、甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料．工业上利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=？②CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-58kJ/mol③CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41kJ/mol回答下列问题：（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下： 化学键 H-H C-O C

2019-11-27

利用所学化学知识回答问题
作业帮
Ⅰ、甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料．工业上利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=？
②CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-58kJ/mol
③CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41kJ/mol
回答下列问题：
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：
化学键 H-H C-O C
 ← 
.
 
O		 H-O C-H
E/（kJ•mol-1） 436 343 1076 465 x
则x=___．
（2）若T℃时将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生反应②，测得H2的物质的量随时间变化如图1中状态Ⅰ（图1中实线）所示．图1中数据A（1，6）代表在1min时H2的物质的量是6mol．
①T℃时，状态Ⅰ条件下，平衡常数K=___；
②其他条件不变，仅改变温度时，测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅲ所示，则状态Ⅲ对应的温度___（填“>”“<”或“=”）T℃；
③一定温度下，此反应在恒容容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态依据的是___．
a． 2个C=O断裂的同时有2个H-O生成     b．容器中混合气体平均摩尔质量不变
c．v逆（H2）=3v正（CH3OH）               d．甲醇和水蒸气的体积比保持不变
Ⅱ、二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题．
（1）CO2经过催化氢化合成低碳烯烃．在2L恒容密闭容器中充入2moI CO2和nmol H2，在一定条件下发生反应：2C02（g）+6H2（g）⇌CH2=CH2（g）+4H20（g），△H=-128kJ/mol．CO2的转化率与温度、投料比[X=
n(H2)
n(CO2)
]的关系如图2所示．
①X2___  X1（填“>”、“<”或“=”）
②在500K时，若B点的投料比为3.5，且从反应开始到B点需要10min，则v（H2）=___．
（2）以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理图3如下，则左侧产生乙烯的电极反应式为___．
优质解答
（1）依据盖斯定律计算①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=②-③=-58kJ/mol-41kJ/mol=-99kJ/mol
焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，则反应①的△H=-99kJ/mol=1076kJ/mol+2×436kJ/mol-3×xkJ/mol-343kJ/mol-465kJ/mol，
解得：x=413kJ/mol，
故答案为：413kJ/mol；
（2）①由图可知，T℃时平衡时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气的物质的量为8mol-2mol=6mol，氢气的浓度变化量为
6mol
2L
=3mol/L，则：
                      CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：3             4                0                   0   
变化（mol/L）：1             3                 1                  1
平衡（mol/L）：2             1                 1                  1
故该温度下平衡常数k=
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2)
=
1×1
2×13
=0.5，
故答案为：0.5
②由图可知，曲线Ⅲ到达平衡的时间缩短，反应速率加快，平衡时氢气的物质的量增大，平衡向逆反应移动，则条件改变是升温，
故答案为：>；
③a.2个C=O断裂的同时有2个H-O生成，都是指正反应方向，所以不能判断达到了平衡状态，故a错误；
b．容器中混合气体平均摩尔质量不变，则正逆反应速率相等，表明反应达到平衡状态，故b正确；
c．v逆（H2）=3v正（CH3OH），则正逆反应速率相等，表明反应达到平衡状态，故c正确；
d．甲醇和水蒸气都是生成物，体积比始终保持不变，所以不能判断达到了平衡状态，故d错误；
故答案为：b c；
Ⅱ、（1）①相同条件下，投料比[X=
n(H2)
n(CO2)
]越大，二氧化碳的转化率越大，根据图知，相同温度下X1的转化率大于X2，所以X1>X2，
故答案为：>；
②若B点的投料比为3.5，且从反应开始到B点需要10min，n（CO2）=2mol，则n（H2）=7mol，B点二氧化碳的转化率为75%，则参加反应的n（CO2）=2mol×75%=1.5mol，根据二氧化碳和氢气之间的关系式知，参加反应的n（H2）=3n（CO2）=4.5mol，则v（H2）=
△n
V
△t
=
4.5mol
2L
10min
=0.225mol/（L．min），
故答案为：0.225mol/（L．min）；
（2）阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水．电极反应式为：2CO2+12e-+12H+=CH2=CH2+4H2O，
故答案为：2CO2+12e-+12H+=CH2=CH2+4H2O． （1）依据盖斯定律计算①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=②-③=-58kJ/mol-41kJ/mol=-99kJ/mol
焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，则反应①的△H=-99kJ/mol=1076kJ/mol+2×436kJ/mol-3×xkJ/mol-343kJ/mol-465kJ/mol，
解得：x=413kJ/mol，
故答案为：413kJ/mol；
（2）①由图可知，T℃时平衡时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气的物质的量为8mol-2mol=6mol，氢气的浓度变化量为
6mol
2L
=3mol/L，则：
                      CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：3             4                0                   0   
变化（mol/L）：1             3                 1                  1
平衡（mol/L）：2             1                 1                  1
故该温度下平衡常数k=
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2)
=
1×1
2×13
=0.5，
故答案为：0.5
②由图可知，曲线Ⅲ到达平衡的时间缩短，反应速率加快，平衡时氢气的物质的量增大，平衡向逆反应移动，则条件改变是升温，
故答案为：>；
③a.2个C=O断裂的同时有2个H-O生成，都是指正反应方向，所以不能判断达到了平衡状态，故a错误；
b．容器中混合气体平均摩尔质量不变，则正逆反应速率相等，表明反应达到平衡状态，故b正确；
c．v逆（H2）=3v正（CH3OH），则正逆反应速率相等，表明反应达到平衡状态，故c正确；
d．甲醇和水蒸气都是生成物，体积比始终保持不变，所以不能判断达到了平衡状态，故d错误；
故答案为：b c；
Ⅱ、（1）①相同条件下，投料比[X=
n(H2)
n(CO2)
]越大，二氧化碳的转化率越大，根据图知，相同温度下X1的转化率大于X2，所以X1>X2，
故答案为：>；
②若B点的投料比为3.5，且从反应开始到B点需要10min，n（CO2）=2mol，则n（H2）=7mol，B点二氧化碳的转化率为75%，则参加反应的n（CO2）=2mol×75%=1.5mol，根据二氧化碳和氢气之间的关系式知，参加反应的n（H2）=3n（CO2）=4.5mol，则v（H2）=
△n
V
△t
=
4.5mol
2L
10min
=0.225mol/（L．min），
故答案为：0.225mol/（L．min）；
（2）阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水．电极反应式为：2CO2+12e-+12H+=CH2=CH2+4H2O，
故答案为：2CO2+12e-+12H+=CH2=CH2+4H2O．
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