Question

【題目】水污染的防治、環(huán)境污染的治理是化學(xué)工作者研究的重要課題，也是踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要舉措。在適當(dāng)?shù)臈l件下，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醚：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH ，既可降低CO2造成的溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響，還可得到重要的有機(jī)產(chǎn)物。

(1)在容積為2 L密閉容器中合成甲醇；其他條件不變的情況下，考察溫度對反應(yīng)的影響，如圖所示

①該反應(yīng)的ΔH________0；ΔS______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②下列措施可增加甲醚產(chǎn)率的是_____________。

A．升高溫度 B．將CH3OCH3(g)從體系中分離

C．使用合適的催化劑 D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

③溫度為T1時(shí)，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醚的平均速率為___________________。

(2)一定條件下，向某恒容密閉容器中充入x mol CO2和y mol H2合成甲醚

①下圖1中能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T之間的變化關(guān)系曲線為______(填“a”或“b”)。

②若x=2、y=3，測得在相同時(shí)間內(nèi)不同溫度下H2的轉(zhuǎn)化率如圖2所示，則在該時(shí)間段內(nèi)，恰好達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時(shí)的壓強(qiáng)之比為___________。

Answer 1

【答案】＜ ＜ B mol·L－1·min－1 a 17︰25

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)圖像可知，tB＜tA，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快，對應(yīng)溫度越高，則T2＞T1，由T1到T2，升高溫度，甲醚的物質(zhì)的量減少，平衡逆向移動，則ΔH＜0；根據(jù)反應(yīng)中氣體的分子變化可知，ΔS＜0；

②A．升高溫度，平衡逆向移動，甲醚的產(chǎn)率降低，A錯(cuò)誤；

B．將CH3OCH3(g)從體系中分離，體系中甲醚的濃度減小，平衡正向移動，產(chǎn)率增大，B正確；

C．使用合適的催化劑，對化學(xué)平衡無影響，產(chǎn)率不變，C錯(cuò)誤；

D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，容積為恒容密閉容器，各反應(yīng)量不變，平衡不移動，產(chǎn)率不變，D錯(cuò)誤；

③v=/；

(2) ①氫氣與二氧化碳合成甲醚的焓變小于0，升高溫度平衡逆向移動，則化學(xué)平衡常數(shù)減小；

②沖入反應(yīng)物時(shí)升高溫度，反應(yīng)正向進(jìn)行，當(dāng)溫度變?yōu)門2時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，則氫氣的轉(zhuǎn)化率為80%，即反應(yīng)2.4mol；容器內(nèi)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時(shí)的壓強(qiáng)之比等于平衡時(shí)氣體與開始時(shí)氣體的物質(zhì)的量之比；

(1)根據(jù)反應(yīng)圖像可知，tB＜tA，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快，對應(yīng)溫度越高，則T2＞T1，由T1到T2，升高溫度，甲醚的物質(zhì)的量減少，平衡逆向移動，則ΔH＜0；根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，故ΔS＜0；

②A．升高溫度，平衡逆向移動，甲醚的產(chǎn)率降低，A錯(cuò)誤；

B．將CH3OCH3(g)從體系中分離，體系中甲醚的濃度減小，平衡正向移動，產(chǎn)率增大，B正確；

C．使用合適的催化劑，對化學(xué)平衡無影響，產(chǎn)率不變，C錯(cuò)誤；

D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，容積為恒容密閉容器，各反應(yīng)量不變，平衡不移動，產(chǎn)率不變，D錯(cuò)誤；

答案為B

③根據(jù)圖像可知，甲醚的物質(zhì)的量為nAmol，反應(yīng)時(shí)間為tA，容積為2L，v=nA/（2tA）mol/（Lmin）；

(2) ①氫氣與二氧化碳合成甲醚的焓變小于0，升高溫度平衡逆向移動，則化學(xué)平衡常數(shù)減小，圖像中的曲線a符合；

②沖入反應(yīng)物時(shí)升高溫度，反應(yīng)正向進(jìn)行，當(dāng)溫度變?yōu)門2時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，則氫氣的轉(zhuǎn)化率為80%，即反應(yīng)2.4mol；

容器內(nèi)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時(shí)的壓強(qiáng)之比等于平衡時(shí)氣體與開始時(shí)氣體的物質(zhì)的量之比=3.4：5=17：25；