Question

【題目】水污染的防治、環(huán)境污染的治理是化學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?shù)臈l件下，將CO2轉化為甲醚：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH ，既可降低CO2造成的溫室效應對環(huán)境的影響，還可得到重要的有機產(chǎn)物。

(1)在容積為2 L密閉容器中合成甲醇；其他條件不變的情況下，考察溫度對反應的影響，如圖所示

①該反應的ΔH________0；ΔS______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②下列措施可增加甲醚產(chǎn)率的是_____________。

A．升高溫度 B．將CH3OCH3(g)從體系中分離

C．使用合適的催化劑 D．充入He，使體系總壓強增大

③溫度為T1時，從反應開始到平衡，生成甲醚的平均速率為___________________。

(2)一定條件下，向某恒容密閉容器中充入x mol CO2和y mol H2合成甲醚

①下圖1中能表示該反應的平衡常數(shù)K與溫度T之間的變化關系曲線為______(填“a”或“b”)。

②若x=2、y=3，測得在相同時間內不同溫度下H2的轉化率如圖2所示，則在該時間段內，恰好達到化學平衡時，容器內的壓強與反應開始時的壓強之比為___________。

Answer 1

【答案】＜ ＜ B mol·L－1·min－1 a 17︰25

【解析】

(1)根據(jù)反應圖像可知，tB＜tA，反應達到平衡時間越短，反應速率越快，對應溫度越高，則T2＞T1，由T1到T2，升高溫度，甲醚的物質的量減少，平衡逆向移動，則ΔH＜0；根據(jù)反應中氣體的分子變化可知，ΔS＜0；

②A．升高溫度，平衡逆向移動，甲醚的產(chǎn)率降低，A錯誤；

B．將CH3OCH3(g)從體系中分離，體系中甲醚的濃度減小，平衡正向移動，產(chǎn)率增大，B正確；

C．使用合適的催化劑，對化學平衡無影響，產(chǎn)率不變，C錯誤；

D．充入He，使體系總壓強增大，容積為恒容密閉容器，各反應量不變，平衡不移動，產(chǎn)率不變，D錯誤；

③v=/；

(2) ①氫氣與二氧化碳合成甲醚的焓變小于0，升高溫度平衡逆向移動，則化學平衡常數(shù)減小；

②沖入反應物時升高溫度，反應正向進行，當溫度變?yōu)門2時，達到平衡狀態(tài)，則氫氣的轉化率為80%，即反應2.4mol；容器內的壓強與反應開始時的壓強之比等于平衡時氣體與開始時氣體的物質的量之比；

(1)根據(jù)反應圖像可知，tB＜tA，反應達到平衡時間越短，反應速率越快，對應溫度越高，則T2＞T1，由T1到T2，升高溫度，甲醚的物質的量減少，平衡逆向移動，則ΔH＜0；根據(jù)反應的化學方程式可知反應后氣體分子數(shù)減少，故ΔS＜0；

②A．升高溫度，平衡逆向移動，甲醚的產(chǎn)率降低，A錯誤；

B．將CH3OCH3(g)從體系中分離，體系中甲醚的濃度減小，平衡正向移動，產(chǎn)率增大，B正確；

C．使用合適的催化劑，對化學平衡無影響，產(chǎn)率不變，C錯誤；

D．充入He，使體系總壓強增大，容積為恒容密閉容器，各反應量不變，平衡不移動，產(chǎn)率不變，D錯誤；

答案為B

③根據(jù)圖像可知，甲醚的物質的量為nAmol，反應時間為tA，容積為2L，v=nA/（2tA）mol/（Lmin）；

(2) ①氫氣與二氧化碳合成甲醚的焓變小于0，升高溫度平衡逆向移動，則化學平衡常數(shù)減小，圖像中的曲線a符合；

②沖入反應物時升高溫度，反應正向進行，當溫度變?yōu)門2時，達到平衡狀態(tài)，則氫氣的轉化率為80%，即反應2.4mol；

容器內的壓強與反應開始時的壓強之比等于平衡時氣體與開始時氣體的物質的量之比=3.4：5=17：25；