Question

【題目】近年全球氣候變暖，造成北極冰川大面積融化，其罪魁之一就是CO2，如何吸收大氣中的CO2，變廢為寶，是當(dāng)今化學(xué)研究的主題之一。

I.二甲醚可用作溶劑、冷凍劑噴霧劑等，科學(xué)家提出利用CO2和H2合成二甲醚，反應(yīng)原理為2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) H

（1）已知：①H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) △H1=+42kJ/mol

②CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) H2=+24.52kJ/mol

③CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) H3=+90.73kJ/mol

則H=__kJ/mol。

（2）一定溫度下，在一個(gè)2L的密閉容器中充入2molCO2和6molH2發(fā)生上述反應(yīng)，經(jīng)過5min反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)容器中壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為3：4，則用CH3OCH3表示的平均反應(yīng)速率為__，H2的轉(zhuǎn)化率為___；此時(shí)若向體系中再加入2molCO2和1.5molH2O(g)，平衡__移動(dòng)(填正向、逆向、不)。

（3）對(duì)于恒溫恒容條件下進(jìn)行的反應(yīng)①，下列說法能說明反應(yīng)已達(dá)平衡的是__。

A.混合氣體密度不發(fā)生改變

B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生改變

C.v(CO)正=v(H2)逆

D.n(CO)與n(H2)的比值不變

（4）一定溫度下，密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)③，測(cè)得平衡時(shí)混合物中某物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖所示，則縱坐標(biāo)表示的物質(zhì)是__，壓強(qiáng)P1_P2(填>、<)。

II.工業(yè)鍋爐長(zhǎng)期煮燒會(huì)形成鍋垢(主要成分CaSO4、Mg(OH)2)，必須定期除去。

（5）CaSO4微溶于水和酸，可加入氫氧化鈉并通入CO2使轉(zhuǎn)化為CaCO3，然后加酸浸泡除去，反應(yīng)的離子方程式為CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-，室溫下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為__(室溫下，Ksp(CaCO3)=3×10-9，Ksp(CaSO4)=9×10-6)。

Answer 1

【答案】－289.98 0.05mol·L－1·min－1 50% 正向 CD CH3OH > 3×103

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，方程式2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，可用－①×2－②－③×2得到，則△H=－△H1×2－△H2－△H3×2=－(＋42)×2－(＋24.52)－(＋90.73)×2kJ·mol－1=－289.98kJ·mol－1；

(2)根據(jù)物質(zhì)的量比等于壓強(qiáng)比，平衡時(shí)容器中壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為3:4，可得平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為6mol，設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，生成CH3OCH3的物質(zhì)的量為xmol，有：

可得2－2x+6－6x＋x＋3x=6mol，求解x=0.5mol，可得平衡時(shí)CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物質(zhì)的量分別為1mol、3mol、0.5mol、1.5mol；

用CH3OCH3表示的平均反應(yīng)速率；

H2的轉(zhuǎn)化率為；

平衡常數(shù)，若向體系中再加入2molCO2和1.5.molH2O(g)，此時(shí)CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物質(zhì)的量分別為3mol、3mol、0.5mol、3mol，則濃度商，可知Qc<K，則平衡正向移動(dòng)；

(3)A．恒容條件下的氣體間反應(yīng)，根據(jù)，根據(jù)質(zhì)量守恒，混合氣體的質(zhì)量不變，恒容，體積不變，則混合氣體密度永遠(yuǎn)不發(fā)生改變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；

B．反應(yīng)①前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，根據(jù)，根據(jù)質(zhì)量守恒，混合氣體的質(zhì)量不變，混合氣體的物質(zhì)的量不變，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生改變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，B錯(cuò)誤；

C．正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡，C正確；

D．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，n(CO)與n(H2)的比值時(shí)刻在變化，現(xiàn)在不變，說明達(dá)到平衡，D正確；

答案選CD；

(4)根據(jù)圖示，溫度升高，該物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)減小。反應(yīng)③的△H>0，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)減小；則縱坐標(biāo)表示的物質(zhì)為CH3OH；

增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即平衡逆向移動(dòng)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大，所以P1>P2；

(5)根據(jù)CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)，平衡常數(shù)。