Question

【題目】將CO2應(yīng)用于生產(chǎn)清潔燃料甲醇，既能緩解溫室效應(yīng)的影響，又能為能源的制備開辟新的渠道，其合成反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。回答下列問題：

（1）如圖為CO2平衡轉(zhuǎn)化率和溫度、壓強的關(guān)系，其中壓強分別為3.0MPa、4.0MPa和5.0MPa。據(jù)圖可知，該反應(yīng)為_______________反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱")。設(shè)CO2的初始濃度為comolL-1，根據(jù)5.0MPa時的數(shù)據(jù)計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(240k)=_______________ (列出計算式即可）。若在4.0MPa時減小投料比，則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率曲線可能位于II線的_______________（填“上方”或“下方”)。

（2）利用二氧化碳制得的甲醇還可以制取甲胺，其反應(yīng)原理為CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H。已知該反應(yīng)中相關(guān)化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

共價鍵	C—O	H—O	N—H	C—N
鍵能/k.Jmol-1	351	463	393	293

則該反應(yīng)的△H=_______________k.Jmol-1 。

（3）已知：①CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) △H1=-226kJrnol-1

②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)△H2=+68kJmol-1

③N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3=+183kJmol-1

則：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=_______________kJmol-1。

（4）一定溫度下，下列措施一定能加快反應(yīng)CO2(g)+3H2（g)CH3OH(g)+H2O(g)的速率的是_______________（填選項字母）。

A.及時移去甲醇 B.改進催化劑 C.提高反應(yīng)物濃度 D.增大容器壓強

（5）甲烷重整可選氧化物NiO- Al2O3作為催化劑，工業(yè)上常用Ni(NO3)2、Al(NO3)3混合液加入氨水調(diào)節(jié)pH=12(常溫），然后將濁液高壓恒溫放置及煅燒等操作制備該催化劑。加入氨水調(diào)節(jié)pH=12時，c(Ni2+)為_______________。［已知：Ksp[Ni(OH)2]=5×10-16]

Answer 1

【答案】放熱 上方 -12 -750 BC 5×10-2 mol·L-1

【解析】

（1）根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，推出該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)：反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，作等溫線，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，I為5.0MPa下進行的曲線，240K時CO2的轉(zhuǎn)化率為0.8，則可列三段式為

根據(jù)化學平衡常平數(shù)的表達式K= ；根據(jù)上述分析，II曲線代表4.0MPa下進行的曲線，減小投料比，相當于增大H2的量，CO2的量不變，平衡向正反應(yīng)方向進行，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，即CO2的平衡轉(zhuǎn)化曲線可能位于II曲線的上方，故答案為：放熱；；上方；

（2）反應(yīng)熱等于反應(yīng)物總鍵能減去生成物總鍵能，故△H =351 kJ/mol +393 kJ/mol -293 kJ/mol -463kJ/mol=-12kJ/mol，故答案為：-12；

（3）由蓋斯定律：①×2+②-③×2可得：2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)△H=-750kJmol-1，故答案為：-750；

（4）A.及時移去甲醇，則生成物的濃度減小，反應(yīng)速率減慢，故A錯誤；

B.改進催化劑能加快反應(yīng)速率，故B正確；

C.提高反應(yīng)物濃度，反應(yīng)物濃度增大，則反應(yīng)速率加快，故C正確；

D.若縮小體積而使容器壓強增大，則反應(yīng)速率加快，若通入惰性氣體使容器壓強增大，則反應(yīng)速率不變，故D錯誤；

綜上所述，答案為：BC；

（5）pH=12，c(OH-)=0.01mol·L-1，Ksp[Ni(OH)2]=5×10-16，c(Ni2+)=，故答案為：5×10-2 mol·L-1。