Question

近年來，由CO₂催化加氫合成甲醇的相關研究受到越來越多的關注．該方法既可解決CO₂廢氣的利用問題，又可開發生產甲醇的新途徑，具有良好的應用前景．已知4.4g CO₂氣體與H₂經催化加氫生成CH₃OH氣體和水蒸氣時放出4.95kJ的能量．
（1）該反應的熱化學方程式為：

 

．
（2）在270℃、8MPa和適當催化劑的條件下，CO₂的轉化率達到22%，則4.48m³（已折合為標準狀況）的CO₂在合成CH₃OH氣體過程中能放出熱量

 

 kJ．
（3）又已知H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol，則CO₂氣體與H₂氣體反應生成CH₃OH氣體16g和液態水時放出熱量為

 

kJ．

Answer 1

分析：（1）依據題干條件，計算化學方程式中的量對應下的反應放熱，結合熱化學方程式的書寫方法，標注物質聚集狀態，對應量的反應熱；
（2）依據轉化率結合熱化學方程式計算得到；
（3）依據（1）的熱化學方程式結合蓋斯定律和H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol計算得到熱化學方程式：

解答：解：（1）已知4.4g CO₂氣體與H₂經催化加氫生成CH₃OH氣體和水蒸氣時放出4.95kJ的能量，則1mol二氧化碳全部反應放熱49.5KJ；結合熱化學方程式書寫方法寫出熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
（2）在270℃、8MPa和適當催化劑的條件下，物質為氣體，反應的熱化學方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol
CO₂的轉化率達到22%，則4.48m³（已折合為標準狀況）的CO₂在合成CH₃OH氣體過程中轉化的物質的量為：

4.48×103L

22.4L/mol

×22%=44mol，反應能放出熱量44mol×49.5KJ/mol=2178KJ；
故答案為：2178；
（3）CO₂氣體與H₂氣體反應生成CH₃OH氣體16g和液態水，①CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；②H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol；依據蓋斯定律得到①+②得到：
CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（l）△H=-93.5KJ/mol；
CO₂氣體與H₂氣體反應生成CH₃OH氣體16g和液態水，依據熱化學方程式可知30gCH₃OH生成，反應放熱93.5KJ；生成CH₃OH氣體16g放熱=

16g×93.5KJ

32g

=46.75KJ；
故答案為：46.75KJ；

點評：本題考查了熱化學方程式的書寫與計算，熱化學方程式的含義，計算應用，蓋斯定律的計算應用，題目難度中等．