Question

【題目】研究CO2的利用對促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。

I．已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下

化學(xué)鍵	C=O	C—O	C—H	H—H	O—H
鍵能/kJ·mol-1	745	351	415	436	462

則CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH = __________ kJ·mol-1

II．將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(l)

（1）該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K = __________。

（2）已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示：

①該反應(yīng)的ΔH __________ 0（填“>"或“<”）。

②若溫度不變，減小反應(yīng)投料比[n(H2)/n(CO2)]，K值將____（填“增大”、“減小”或“不變”）。
（3）某溫度下，向體積一定的密閉容器中通入CO2(g)與H2(g)發(fā)生上述反應(yīng)，下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________。

A．二氧化碳的濃度 B．容器中的壓強(qiáng)

C．氣體的密度 D．CH3OCH3與H2O的物質(zhì)的量之比

（4）某溫度下，在體積可變的密閉容器中，改變起始時(shí)加入各物質(zhì)的量，在不同的壓強(qiáng)下，平衡時(shí)CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量如下表所示：

	P1	P2	P3
I．2.0 mol CO2 6.0 mol H2	0.10 mol	0.04 mol	0.02 mol
II．1.0 mol CO22	X1	Y1	Z1
III．1.0 mol CH3OCH3 3.0 mol H2O	X2	Y2	Z2

①P1 __________ P3（填“>”“<”或“=”）；

②P2下，III中CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率為__________。

Answer 1

【答案】－184 ＜ 不變 ABC ＞ 96﹪

【解析】

Ⅰ.反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；

Ⅱ.（1）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；

（2）①由圖可知，升高溫度，CO2轉(zhuǎn)化率降低，即平衡逆向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，由此判斷反應(yīng)熱的正負(fù)關(guān)系；

②平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；

（3）根據(jù)變量不變即達(dá)到平衡進(jìn)行分析；

（4）①該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，再結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析；

②I和Ⅲ在等溫等壓條件下形成的平衡是完全等效的，可計(jì)算I中CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率。

Ⅰ.反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的△H=2×745KJ/mol+3×436KJ/mol-2×462KJ/mol-3×415KJ/mol-351KJ/mol-462KJ/mol=-184KJ/mol；

Ⅱ.（1）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以平衡常數(shù)表達(dá)式為；

（2）①因?yàn)闇囟仍礁撸?/span>CO2的轉(zhuǎn)化率越小，則平衡逆移，所以該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即△H<0；

②K只受溫度影響，若溫度不變，減小投料比，則K不變；

（3）A.二氧化碳的濃度不變，則達(dá)到了平衡，故A選；

B.反應(yīng)前后氣體的系數(shù)和不相等，該反應(yīng)容器為恒容容器，故當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變，則達(dá)到了平衡，故B選；

C.該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積變化的可逆反應(yīng)，容器的體積不變，生成物中的H2O為液態(tài)，即反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體的密度不發(fā)生變化，則達(dá)到了平衡，故C選；

D. CH3OCH3與H2O均為生成物，起始量為0，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，任何時(shí)候CH3OCH3與H2O的物質(zhì)的量之比不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D不選；

（4）①由圖表可知，I中隨壓強(qiáng)的變化，CH3OCH3的量在逐漸減少，可知平衡逆向移動(dòng)，說明是減小壓強(qiáng)，即P1＞P3；

②I和Ⅲ在等溫等壓條件下形成的平衡是完全等效的，則Ⅲ平衡時(shí)CH3OCH3的量為0.04mol，CH3OCH3的轉(zhuǎn)化率為（1mol-0.04mol）÷1mol×100%=96%。