Question

【題目】研究CO2轉化成有機物實現碳循環對實現社會的可持續發展具有重要的意義。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(1)。

(1)已知一定壓強下，該反應在溫度升高時，CH3OCH3(g)的濃度減小，則反應的焓變△H_____0，熵變△S_______0(分別填“>”、“<”、或“=”)。

(2)相同條件下，在體積為2L的密閉容器內選用不同的催化劑，生成物二甲醚CH3OCH3的量隨時間變化如圖所示。

①圖中0-4min內A的反應速率v(CO2)=________。該溫度下平衡常數的表達式為________。

②下列有關說法正確的是______(填字母序號)。

A.反應的活化能大小順序是：Ea(A)<Ea(B)< Ea(C)

B.升高溫度能使反應速率加快，是因為活化分子百分數增大

C.單位時間內消耗CO2與生成H2的數目為3:1時，說明反應已經達到平衡

D.增大壓強，平衡正向移動，平衡常數K值增大

(3)某溫度下，在體積可變的密閉容器中，改變起始時各物質的起始投料量，在不同的壓強下，平衡時生成物二甲醚CH3OCH3(g)的物質的量如下表所示：

序號	起始投料量不同的壓強下， 平衡CH3OCH3(g)的量不同的壓強	P1	P2	P3
I	2.0 molCO2 6.0molH2	0.10mol	0.04 mol	0.02mol
II	1.0molCO2 3.0molH2	X1	Y1	Z1
III	1.0mol CH3OCH3 3.0mol H2O	X2	Y2	Z2

①P1___P2(填“ >”、“<”或“=”)；判斷理由為____________。

②X1=______________。

③P2下，III中CH3OCH3的平衡轉化率為_____________。

Answer 1

【答案】 ＜ ＜ 1.25 mol·(L·min)-1 ABC ＞ 壓強增大，平衡向正反應方向移動，從而導致生成物的量增大 0.05mol 96﹪

【解析】本題分析：本題主要考查化學平衡。

(1)溫度升高時，CH3OCH3(g)的濃度減小，表明平衡左移，則反應的焓變△H<0，該反應是氣體物質的量減少的反應，熵變△S<0。

(2) ①圖中0-4min內的反應速率v(CO2) =1.25 mol·(L·min)-1。該溫度下平衡常數的表達式為。

②A.催化劑通過降低活化能而增大反應速率，反應速率A>B>C，所以反應的活化能大小順序是：Ea(A)<Ea(B)< Ea(C)，故A正確；B.升高溫度分子能量升高，活化分子百分數增大，反應速率增大，故B正確；C.單位時間內消耗CO2的反應速率是正反應速率，生成H2的反應速率是逆反應速率，單位時間內消耗CO2與生成H2的數目為3:1時，正反應速率等于逆反應速率，說明反應已經達到平衡，故C正確；D.平衡常數K僅是溫度的函數，不隨壓強的改變而改變，故D錯誤。故選ABC。

(3) ①P1>P2，判斷理由為壓強增大，平衡向正反應方向移動，從而導致生成物的量增大。

②P1下，II 相當于I 減壓，減壓平衡左移，所以X1<0.05mol/L。

③P2下，III與I 等效，CH3OCH3的平衡轉化率為1.0-0.04=96%。