Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

I.己知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:

化學鍵	C=O	C-O	C-H	H-H	O-H
鍵能/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.將燃煤廢氣中的CO 轉化為二甲醚的反應原理為:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

(2)已知在某壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，達平衡時CO2的轉化率如下圖所示:

①該反應的△H_____0(填“>”或“<”)。

②700K，將4molH2和2molCO2投入2L恒容密閉容器中，反應經(jīng)3min達到平衡，則CH3OCH3(g)在0~3min內的生成速率為_________。

(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，下列物理量不再發(fā)生變化時，能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_______。

A.二氧化碳的濃度 B.容器中的壓強

C.氣體的密度 D.CH3OCH3與H2O的物質的量之比

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

	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的平衡轉化率為_______。

III.在一定條件下，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。

(5)在1L密閉容器中若CO2(g)、H2(g)初始投料均為1mol，反應達平衡時CO在平衡混合氣中的體積分數(shù)為25%，則該溫度下該反應的平衡常數(shù)K=____。向此容器中再充入CO2(g)、H2(g)各0.5mol，則平衡_______(填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”)。

Answer 1

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

【解析】I． 焓變=反應物的鍵能—生成物的總鍵能，CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=（2a+3d-b-3c-3e） kJ·mol-1；（2）①投料比相同時，升高溫度CO2的轉化率減小，該反應的ΔH ＜0；③700K，將4molH2和2molCO2投入2L恒容密閉容器中，投料比[n(H2)/n(CO2)] = 2，反應經(jīng)3min達到平衡，由圖可知CO2轉化率為30%，則

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

開始時濃度（mol/L） 1 2 0 0

改變的濃度（mol/L） 0.3 0.9 0.15 0.45

平衡時濃度（mol/L） 0.7 1.1 0.15 0.45

則CH3OCH3(g)在0~3min內的生成速率為 mol·L-1·min-1；（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，下列物理量不再發(fā)生變化時，能說明反應達到平衡狀態(tài)的是根據(jù)化學平衡定義，反應物濃度不變達到平衡狀態(tài)，選項A正確；該反應的氣體物質的量為變量，所以在體積一定的密閉容器中，壓強為變量，容器中的壓強不變一定平衡，選項B正確；該反應有水生成，氣體質量為變量，氣體的密度為變量，密度不變一定平衡，選項C正確；CH3OCH3與H2O都是生成物，CH3OCH3與H2O的物質的量之比始終為1:3，故CH3OCH3與H2O的物質的量之比不變，不一定平衡，選項D錯誤。答案選ABC；（4）①2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l），反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向進行，從而導致生成物的量增大，圖表中平衡時CH3OCH3（g）的物質的量可知P3<P2；②I起始量．2.0molCO2，6.0molH2 ，P2下平衡三行計算，

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l）

起始量（mol） 2 6 0 0

變化量（mol） 0.08 0.24 0.04

平衡量（mol） 1.92 5.76 0.04

逆向進行 2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l）

起始量（mol） 0 0 1 3

變化量（mol） 1.92 5.76 0.96

平衡量（mol） 1.92 5.76 0.04

P2下Ⅲ中CH3OCH3的平衡轉化率=×100%=96%；

(5)設CO2的轉化率為x， CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

起始量（mol） 1 1 0 0

變化量（mol） x x x x

平衡量（mol） 1-x 1-x x x

25%，則x=0.5mol，該溫度下該反應的平衡常數(shù)K=。向此容器中再充入CO2(g)、H2(g)各0.5mol，Q=，則平衡正向移動。