Question

7．CO₂與H₂合成甲醚的主要反應(yīng)如下：
Ⅰ.2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H₁=-174.5kJ•mol^-1．
Ⅱ．CH₃CH₂OH（g）?CH₃OCH₃（g）△H₂=+50.7kJ•mol^-1
回答下問題：
（1）根據(jù)反應(yīng)Ⅰ判斷，1molCH₃CH₂OH（g）完全燃燒比6molH₂（g）完全燃燒放出的熱量少（填“多”或“少”），反應(yīng)Ⅱ中C-H鍵、C-O鍵的鍵能分別為413kJ•mol^-1、343kJ•mol^-1和465kJ•mol^-1，則乙醇中C-C的鍵能為341.7kJ•mol^-1．
（2）在1L恒容密閉容器中投入0.1molCO₂和0.3molH₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，測得不同溫度下平衡時各物質(zhì)的體積百分組成與溫度的關(guān)系如圖所示．
①圖中a、b、c、d表示的物質(zhì)分別是H₂、CO₂、H₂O、CH₃CH₂OH（填化學(xué)式）．
②P、Q兩點(diǎn)的逆反應(yīng)速率：v_逆（P）＜v_正（Q）（填“＞”、“＜”或“=”）．
③t₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值約為3×10⁴．
（3）450℃時，CO₂和H₂按體積比1：3參加反應(yīng)合成甲醚，壓強(qiáng)越大平衡時甲醚的百分含量越高（填“高”或“低”），其原因是反應(yīng)是個氣體分子數(shù)減少的可逆反應(yīng)，加壓平衡正向移動．

Answer 1

分析 （1）已知：①2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l），
1molCH₃CH₂OH（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式為②CH₃CH₂OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂（l），
6molH₂（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式為③6H₂（g）+3O₂（g）=6H₂O（l），①+②=③，6molH₂（g）完全燃燒放出的熱量多；乙醇中C-C的鍵能根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能計算；
（2）①反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則的CO₂和H₂體積分?jǐn)?shù)增大，對應(yīng)a或b，CH₃CH₂OH和3H₂O的體積分?jǐn)?shù)減小，對應(yīng)c或d，再根據(jù)含量可得；
②溫度高，反應(yīng)速率快；
③t₁℃時，氫氣與水的體積分?jǐn)?shù)相等，設(shè)反應(yīng)二氧化碳2x，根據(jù)三段式計算，再由平衡常數(shù)計算；
（3）CO₂和H₂合成甲醚的反應(yīng)為：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g），根據(jù)壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響分析可得．

解答 解：（1）已知：①2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（l），
1molCH₃CH₂OH（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式為②CH₃CH₂OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂（l），
6molH₂（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式為③6H₂（g）+3O₂（g）=6H₂O（l），①+②=③，①、②均為放熱反應(yīng)，故6molH₂（g）完全燃燒放出的熱量多；
設(shè)乙醇中C-C的鍵能為x，則CH₃CH₂OH（g）?CH₃OCH₃（g）△H₂=413×5+x+343+465-6×413-2×343=+50.7，解得x=341.7；
故答案為：少；341.7；
（2）①反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則的CO₂和H₂體積分?jǐn)?shù)增大，對應(yīng)a或b，又氫氣的含量比二氧化碳多，則a為氫氣，b為二氧化碳；CH₃CH₂OH和3H₂O的體積分?jǐn)?shù)減小，對應(yīng)c或d，生成的水蒸氣含量多，則c為水，d為CH₃CH₂OH；
故答案為：H₂；CO₂；H₂O；CH₃CH₂OH；
②溫度高，反應(yīng)速率快，v_逆（P）＜v_正（Q）；
故答案為：＜；
③設(shè)反應(yīng)二氧化碳2x，則，
     2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
n始：0.1          0.3               0                          0
n轉(zhuǎn)：2x           6x                x                          3x
n平：0.1-2x     0.3-6x           x                          3x
t₁℃時，氫氣與水的體積分?jǐn)?shù)相等，說明氫氣與水平衡時的物質(zhì)的量相同，則0.3-6x=3x，解得x=0.03，則化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{（3×0.03）^{3}×0.03}{（0.1-2×0.03）^{2}×（0.3-6×0.03）^{6}}$=3×10⁴；
故答案為：3×10⁴；
（3）CO₂和H₂合成甲醚的反應(yīng)為：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g），該反應(yīng)是個氣體分子數(shù)減少的可逆反應(yīng)，加壓平衡正向移動，所以壓強(qiáng)越大平衡時甲醚的百分含量越高；
故答案為：高；反應(yīng)是個氣體分子數(shù)減少的可逆反應(yīng)，加壓平衡正向移動．

點(diǎn)評 本題考查了蓋斯定律、反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系、化學(xué)平衡的有關(guān)計算及影響化學(xué)平衡的因素，綜合性強(qiáng)，學(xué)生注意把握基礎(chǔ)與計算，題目難度中等．