Question

【題目】2019年10月27日,國際清潔能源會議(ICCE2019)在北京開幕。一碳化學(xué)成為這次會議的重要議程。甲醇、甲醛(HCHO) 等一碳化合物在化工 、醫(yī)藥，能源等方面都有著廣泛的應(yīng)用。

(1)甲醇脫氫法可制備甲醛(反應(yīng)體系中各物質(zhì)均為氣態(tài))，反應(yīng)生成 1mol HCHO過程中能量變化如圖1。

已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5kJ mo1-1，則反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)= HCHO(g) +H2O(g) △H= ___________kJ mo1-1。

(2)氧化劑可處理甲醛污染，結(jié)合圖2分析春季(水溫約為15℃)應(yīng)急處理被甲醛污染的水源應(yīng)選擇的試劑為__________(填化學(xué)式)。

(3)納米二氧化鈦催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇,CO2(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=akJmo1-1

①按=2，投料比將H2與CO充入VL恒容密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)測定CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示。則a _____(填“＞”或“＜”)0；壓強(qiáng)p1、p2、p3由小到大的關(guān)系是__________________。

②在溫度為T1℃，向某恒容密閉容器中充入 H2和CO發(fā)生上述反應(yīng)，起始時c(H2)=c(CO)=2.0 mo1L-1。達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為圖3中的 M 點對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，則在該溫度下，對應(yīng)的N 點的平衡常數(shù)為__________(保留3 位有效數(shù)字)。

(4)工業(yè)上利用CH4(CO和H2)與水蒸氣在一定條件下制取 H2：CH4(g) +H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+203kJmo1-1，該中反應(yīng)的逆反應(yīng)速率及表達(dá)式為v逆=kc(CO)c3(H2),k 為速率常數(shù)，在某溫度下測得實驗數(shù)據(jù)如表所示，

CO濃度(mo1L-1)	H2濃度(mo1L-1)	逆反應(yīng)速率(mo1L-1min-1)
0.1	c1	8.0
c2	c1	16.0
c2	0.15	6.75

由上還數(shù)據(jù)可得該溫度下，c2=____________，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率常數(shù) k=______L3mo1-3min-1)。

Answer 1

【答案】+34.5 Ca(ClO)2 ＜ p3＜p2＜p1 4.17 0.2 1.0×104

【解析】

（1）已知：①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5kJ mo1-1，由圖1可知②CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+（463-379）kJ·mol－1=+84kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律①+②，則反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)= HCHO(g) +H2O(g) △H=+34.5kJmo1-1，故答案為：+34.5；

（2）氧化劑可處理甲醛污染，結(jié)合圖 2，水溫約為15℃時，選擇Ca(ClO)2處理被甲醛污染的水源時，甲醛去除率更高，故答案為：Ca(ClO)2；

（3）①由圖3可知，隨著溫度升高，CO的平衡轉(zhuǎn)化率逐漸下降，說明平衡逆向移動，則△H＜0，故a＜0；該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則p3＜p2＜p1；故答案為：＜；p3＜p2＜p1；

②起始時c（H2）=c（CO）=2.0mol·L－1，達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，

K= ==4.17，故答案為：4.17；

（4）v逆=kc(CO)c3(H2)，則c13=，c2=，根據(jù)表中數(shù)據(jù)v逆=kc(CO)c3(H2)=k××=16.0mol·L-1·min-1，解得k=1.0×104L3mo1-3min-1；c2==0.2mol·L-1。故答案為：0.2；1.0×104。