Question

为了减少煤燃烧对大气造成的污染，煤的气化和液化是高效、清洁利用煤炭的重要途径，而减少CO₂气体的排放也是人类面临的重大课题．煤综合利用的一种途径如图1所示：
（1）用如图2所示装置定量检测过程①产生的CO₂（已知：煤粉燃烧过程中会产生SO₂），B中预期的实验现象是

 

．

（2）已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1
C（s）+2H₂O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?mol^-1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是

 

．
（3）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：
2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H
①该反应平衡常数表达式为K=

 

．
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如右图所示．该反应的△H

 

（填“＞”、“＜”或“=”）0．若温度不变，减小反应投料比[n（H₂）/n（CO₂）]，则K将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．在容积均为VL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入amol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数如图4所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是

 

；若三个容器内的反应都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是

 

．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：

分析：（1）根据燃煤烟气的成分为CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高锰酸钾能够除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品红溶液褪色；
（2）根据盖斯定律构建目标方程式以及对应的焓变；
（3）①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积进行计算；②根据温度对平衡的影响分析△H的符号；平衡常数K只与温度有关；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，该反应正反应为放热反应，根据图4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ图象，CO百分含量，由小到大，Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，结合化学平衡移动分析解答；根据温度对平衡的影响来判断，升高温度平衡逆向移动，CO的转化率减小；

解答： 解：（1）燃煤烟气的成分为CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高锰酸钾能够除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品红溶液褪色，
故答案为：品红溶液不变色；
（2）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1 ①
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?mol^-1 ②
由盖斯定律②-①得：
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1；
（3）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以平衡常数K=

C(CH3OCH3)×C3(H2O)

C2(CO2)×C6(H2)

，
故答案为：K=

C(CH3OCH3)×C3(H2O)

C2(CO2)×C6(H2)

；
②因为温度越高，CO₂转化率越小，则平衡逆移，所以该反应正方向为放热反应，即△H＜0，K只受温度影响，若温度不变，减小投料比，则K不变，
故答案为：＜；不变；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，该反应正反应为放热反应，根据图4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ图象，CO百分含量，由小到大依次为：Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，T₁中的状态转变成T₂中的状态，CO百分含量减小，说明平衡正向移动，说明T₁未达平衡状态，T₂中的状态转变成T₃中的平衡状态，CO百分含量增大，说明平衡逆向移动，说明T₂可能达平衡状态，一定达到化学平衡状态的是Ⅲ，该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，若三个容器内的反应都达到化学平衡时，Ⅰ容器温度最低，所以CO转化率最大的反应温度是T₁，
故答案为：Ⅲ；T₁；

点评：本题目综合考查盖斯定律的应用、化学反应平衡常数的计算和应用等方面的知识，侧重于影响平衡移动及平衡常数的因素的考查，注意知识的归纳和整理是关键，题目难度中等．注意（4）从图象中曲线的变化趋势分析条件改变导致平衡移动的特点．