Question

【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

I.己知某些化学键的键能数据如下:

化学键	C=O	C-O	C-H	H-H	O-H
键能/kJ·mol-1	a	b	c	d	e

(1)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=____kJ/mol(用字母表示)。

II.将燃煤废气中的CO 转化为二甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

(2)已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，达平衡时CO2的转化率如下图所示:

①该反应的△H_____0(填“>”或“<”)。

②700K，将4molH2和2molCO2投入2L恒容密闭容器中，反应经3min达到平衡，则CH3OCH3(g)在0~3min内的生成速率为_________。

(3)某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO2(g)与H2(g)发生上述反应，下列物理量不再发生变化时，能说明反应达到平衡状态的是_______。

A.二氧化碳的浓度 B.容器中的压强

C.气体的密度 D.CH3OCH3与H2O的物质的量之比

(4)某温度下，在体积可变的密闭容器中，改变起始时加入各物质的量，在不同的压强下，平衡时CH3OCH3(g)的物质的量如下表所示:

	P1	P2	P3
I.2.0molCO26.0molH2	0.10mol	0.04mol	0.02mol
II.1.0molCH3OCH33.0molH2O	X1	Y1	Z1

①P3______P2(填“>”、“<”或“”)；

②P2下，I中CH3OCH3的平衡转化率为_______。

III.在一定条件下，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。

(5)在1L密闭容器中若CO2(g)、H2(g)初始投料均为1mol，反应达平衡时CO在平衡混合气中的体积分数为25%，则该温度下该反应的平衡常数K=____。向此容器中再充入CO2(g)、H2(g)各0.5mol，则平衡_______(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。

Answer 1

【答案】 2a+3d-b-3c-3e < 0.05mol·L-1·min-1 ABC < 96% 1 正向移动

【解析】I． 焓变=反应物的键能—生成物的总键能，CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=（2a+3d-b-3c-3e） kJ·mol-1；（2）①投料比相同时，升高温度CO2的转化率减小，该反应的ΔH ＜0；③700K，将4molH2和2molCO2投入2L恒容密闭容器中，投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2，反应经3min达到平衡，由图可知CO2转化率为30%，则

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O (g)

开始时浓度（mol/L） 1 2 0 0

改变的浓度（mol/L） 0.3 0.9 0.15 0.45

平衡时浓度（mol/L） 0.7 1.1 0.15 0.45

则CH3OCH3(g)在0~3min内的生成速率为 mol·L-1·min-1；（3）某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO2(g)与H2(g)发生上述反应，下列物理量不再发生变化时，能说明反应达到平衡状态的是根据化学平衡定义，反应物浓度不变达到平衡状态，选项A正确；该反应的气体物质的量为变量，所以在体积一定的密闭容器中，压强为变量，容器中的压强不变一定平衡，选项B正确；该反应有水生成，气体质量为变量，气体的密度为变量，密度不变一定平衡，选项C正确；CH3OCH3与H2O都是生成物，CH3OCH3与H2O的物质的量之比始终为1:3，故CH3OCH3与H2O的物质的量之比不变，不一定平衡，选项D错误。答案选ABC；（4）①2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l），反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，从而导致生成物的量增大，图表中平衡时CH3OCH3（g）的物质的量可知P3<P2；②I起始量．2.0molCO2，6.0molH2 ，P2下平衡三行计算，

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l）

起始量（mol） 2 6 0 0

变化量（mol） 0.08 0.24 0.04

平衡量（mol） 1.92 5.76 0.04

逆向进行 2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l）

起始量（mol） 0 0 1 3

变化量（mol） 1.92 5.76 0.96

平衡量（mol） 1.92 5.76 0.04

P2下Ⅲ中CH3OCH3的平衡转化率=×100%=96%；

(5)设CO2的转化率为x， CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

起始量（mol） 1 1 0 0

变化量（mol） x x x x

平衡量（mol） 1-x 1-x x x

25%，则x=0.5mol，该温度下该反应的平衡常数K=。向此容器中再充入CO2(g)、H2(g)各0.5mol，Q=，则平衡正向移动。