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。

（1）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(l)，該反應化學平衡常數表達式K = ________________________。

（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的轉化率如圖

①該反應的ΔH ________ 0（填“>"或“<”）。

②若溫度不變，減小反應投料比[n(H2)/n(CO2)]，K值將________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（3）某溫度下，向體積一定的密閉容器中通入CO2(g)與H2(g)發生上述反應，下列物理量不再發生變化時，能說明反應達到平衡狀態的是__________。

A.混氣的顏色 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．2.0 mol CO2 6.0 mol H2	0.10 mol	0.04 mol	0.02 mol
II．1.0 mol CO2 3.0 mol H2	X1	Y1	Z1
III．1.0 mol CH3OCH3 3.0 mol H2O	X2	Y2	Z2

①P1 ________ P3（填“>”“<”或“=”）；

②P2下，III中CH3OCH3的平衡轉化率為__________。

Answer 1

【答案】 ＜ 不變 B,C ＞ 96%

【解析】

（1）根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積寫表達式；

（2）①根據溫度對平衡的影響分析△H的符號；

②平衡常數K只與溫度有關；

（3）當可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體現中各物質的物質的量、物質的量濃度及百分含量都不變，以及由此引起的一些物理量不變，據此分析解答；

（4）反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向進行；

②1.0molCH3OCH3、3.0molH2O和起始量2.0molCO2、6.0molH2 相比達到相同的平衡狀態，據此列式計算．

(1)平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積,所以平衡常數K= ，故答案為：；

(2)①因為溫度越高，CO2轉化率越小，則平衡逆向移動，所以該反應正方向為放熱反應，即△H＜0，故答案為：＜；

②K只受溫度影響，若溫度不變，減小投料比，則K不變，故答案為：不變；

(3)A.反應體系中沒有有色氣體，故混合氣的顏色始終不變，故A不選；

B. 反應前后氣體的系數和不相等，當容器內壓強不再改變，則達到了平衡，故B選；

C. 該反應是一個反應前后氣體體積變化的可逆反應，容器的體積不變，但反應前后氣體質量變化，氣體的密度不發生變化，則達到了平衡，故C選；

D. 任何時候CH3OCH3與H2O的物質的量之比不變，不能說明反應達到平衡，故D不選；

故答案為：BC；

(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，CH3OCH3的物質的量增大，據圖表中平衡時CH3OCH3(g)的物質的量可知P1>P2，

故答案為：>；

③I起始量：2.0molCO2，6.0molH2，P2下平衡三行計算，

平衡時CO2的轉化率為4%。起始量1.0molCH3OCH3、3.0molH2O和起始量2.0molCO2、6.0molH2 相比達到相同的平衡狀態，兩次投料達到平衡時反應物的轉化率之和為1，所以P2下Ⅲ中CH3OCH3的平衡轉化率=1-4%=96%，

故答案為：96%.