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．已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	745	351	415	436	462

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

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

（1）该反应化学平衡常数表达式K = __________。

（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的转化率如图所示：

①该反应的ΔH __________ 0（填“>"或“<”）。

②若温度不变，减小反应投料比[n(H2)/n(CO2)]，K值将____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（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．2.0 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的平衡转化率为__________。

Answer 1

【答案】－184 ＜ 不变 ABC ＞ 96﹪

【解析】

Ⅰ.反应热=反应物总键能-生成物总键能；

Ⅱ.（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；

（2）①由图可知，升高温度，CO2转化率降低，即平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热方向移动，由此判断反应热的正负关系；

②平衡常数只与温度有关；

（3）根据变量不变即达到平衡进行分析；

（4）①该反应正向为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，再结合表中数据分析；

②I和Ⅲ在等温等压条件下形成的平衡是完全等效的，可计算I中CH3OCH3的平衡转化率。

Ⅰ.反应热=反应物总键能-生成物总键能，则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，所以平衡常数表达式为；

（2）①因为温度越高，CO2的转化率越小，则平衡逆移，所以该反应正方向为放热反应，即△H<0；

②K只受温度影响，若温度不变，减小投料比，则K不变；

（3）A.二氧化碳的浓度不变，则达到了平衡，故A选；

B.反应前后气体的系数和不相等，该反应容器为恒容容器，故当容器内压强不再改变，则达到了平衡，故B选；

C.该反应是一个反应前后气体体积变化的可逆反应，容器的体积不变，生成物中的H2O为液态，即反应前后气体质量变化，气体的密度不发生变化，则达到了平衡，故C选；

D. CH3OCH3与H2O均为生成物，起始量为0，随着反应的进行，任何时候CH3OCH3与H2O的物质的量之比不变，不能说明反应达到平衡，故D不选；

（4）①由图表可知，I中随压强的变化，CH3OCH3的量在逐渐减少，可知平衡逆向移动，说明是减小压强，即P1＞P3；

②I和Ⅲ在等温等压条件下形成的平衡是完全等效的，则Ⅲ平衡时CH3OCH3的量为0.04mol，CH3OCH3的转化率为（1mol-0.04mol）÷1mol×100%=96%。