Question

【題目】“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題。將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理為:

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

(1) 已知一定條件下，該反應中CO2的平衡轉化率隨溫度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的變化曲線如下圖:

①a、3、b的大小關系___________

②請根據下圖中信息在下圖(右)中畫出CO2(g)和H2(g)轉化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的能量關系曲線___________。

(2)某溫度下，將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中，上述反應到達平衡時，改變壓強和溫度，平衡體系中CH3OCH3(g)的物質的量分數變化情況如圖所示，關于溫度和壓強的關系判斷正確的______

A. P3＞P2，T3＞T2 B. P1＞P3，T1＞T3 C. P2＞P4，T4＞T2 D. P1＞P4，T2＞T3

(3)在恒容密閉容器里按體積比為1:3充入CO2(g)和H2(g),一定條件下上述反應達到平衡狀態。當改變反應的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向逆反應方向移動的是___________

A. 正反應速率先增大后減小 B. 逆反應速率先增大后減小

C. 化學平衡常數K值增大 D. 反應物的濃度增大

(4)下列一定能說明上述反應達到平衡的是___________

A.氣體的平均摩爾質量不變

B.恒容條件下，氣體的密度不變

C.各物質的速率之比等于系數比

D.[n(H2)/n(CO2)]不變

Answer 1

【答案】 a>3>b BD B A

【解析】(1)①增大氫氣的濃度提高CO2的轉化率，則根據圖像可知a、3、b的大小關系為a>3>b；②升高溫度CO2的轉化率降低，這說明平衡向逆反應方向進行，則正反應是放熱反應，所以圖像科表示為。(2)對于反應2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)，△H＜0，壓強越大，二甲醚的物質的量分數則越大，溫度越高，二甲醚的物質的量分數越小，所以P1＞P3、T1＞T3，P1＞P4、T2＞T3，答案選BD。(3)A.正反應速率先增大后減小平衡向正反應方向進行，A錯誤；B.逆反應速率先增大后減小平衡一定向逆反應方向進行，B正確；C.化學平衡常數K值增大說明平衡向正反應方向進行，C錯誤；D.反應物的濃度增大不能判斷平衡的移動方向，D錯誤，答案選B；(4)A.混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以氣體的平均摩爾質量不變說明反應達到平衡狀態，A正確；B.密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，所以恒容條件下，氣體的密度不變不能說明，B錯誤；C.任何時刻各物質的速率之比等于系數比，不能說明反應達到平衡狀態，C錯誤；D.如果氫氣和CO2是按照化學計量數之比充入反應，則任何時刻[n(H2)/n(CO2)]不變，不能說明反應達到平衡狀態，D錯誤，答案選A。