Question

【題目】中共十九大報告指出，加快水污染防治、實施流域環(huán)境和近岸海域綜合治理、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)化為甲醇、甲醚等有機(jī)物，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)已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=484 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=50 kJ/mol

則2CH3OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH，ΔH=_____________。

(2)已知T K時，某恒容密閉容器中存在如下反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0，測得容器中不同時刻時各物質(zhì)的濃度(mol/L)如下表所示：

	c(CO2)	c(H2)	c(CH3OCH3)	c(H2O)
開始時	a	b	0	0
10 s時	3	0.5	c	1.5

①若反應(yīng)開始到10s時間段內(nèi)，v(H2)=_____________，既能提高反應(yīng)速率，又能提高H2轉(zhuǎn)化率的方法是________________________。

②若T K時，化學(xué)平衡常數(shù)K=15，則10 s 時v(正)_______v(逆)（填“>”“<”或“=”），此時CO2的轉(zhuǎn)化率為________。

(3)一定條件下，向某恒容密閉容器中充入x mol CO2和y mol H2，發(fā)生的反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=50 kJ·mol1。

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”），其判斷依據(jù)是__________________________________。

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

Answer 1

【答案】1352 kJ/mol0.3 mol/(L·s)加入過量的CO2>25%a該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于平衡向右移動，平衡常數(shù)變小17︰25

【解析】

（1）3×①2×②得2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=1352 kJ/mol，故答案為：1352 kJ/mol；

（2）①由方程式和表中數(shù)據(jù)知反應(yīng)開始到10 s時，消耗H2的濃度為3 mol/L，故v(H2)=0.3 mol/(L·s)；該容器恒容，則不可通過壓縮體積的方法，而可以使用過量的CO2，既能提高反應(yīng)速率，又能提高H2轉(zhuǎn)化率；故答案為：0.3 mol/(L·s)、加入過量的CO2；

②由方程式知c=0.5，Q==12<K，反應(yīng)仍在向右進(jìn)行，v(正)>v(逆)。10 s時，消耗的c(CO2)=× 1.5 mol/L= 1 mol/L，a=4，故CO2的轉(zhuǎn)化率==25%，故答案為：>、 25%；

（3）①該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)向右進(jìn)行，會使平衡常數(shù)減小，曲線a符合此特點，故答案為：a ；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于平衡向右移動，平衡常數(shù)變小；

②由圖知，當(dāng)溫度在T2時，H2的轉(zhuǎn)化率最高。溫度越高反應(yīng)速率越大，在相同時間內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)前，H2的轉(zhuǎn)化率越高，但達(dá)到平衡狀態(tài)后繼續(xù)升溫，則反應(yīng)會向逆反應(yīng)方向移動，導(dǎo)致H2的轉(zhuǎn)化率降低，由圖知b點為平衡態(tài)。則在此時有如下關(guān)系：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

反應(yīng)初始量（mol） 2 3 0 0

變化量（mol） 0.8 3×80% 0.8 0.8

平衡態(tài)（mol） 1.2 0.6 0.8 0.8

同溫同體積時壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比，故b點時對應(yīng)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時的壓強(qiáng)之比=3.4︰5=17︰25，故答案為：17︰25。