Question

4．研究CO₂的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義．
（1）已知拆開1molH₂、1molO₂和液態(tài)水中1molO-H鍵使之成為氣態(tài)原子所需的能量分別為436kJ、496kJ和462kJ；CH₃OH（g）的燃燒熱為627kJ•mol^-1則CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（l）△H=-93kJ•mol^-1
（2）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（l）
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
②已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率如圖所示．該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”），若溫度不變，減小反應(yīng)投料比[$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]，則K將不變（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(fā)生上述反應(yīng)，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)，能表明上述可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是ABC；
A．二氧化碳的濃度         B．容器中的壓強(qiáng)
C．氣體的密度            D．CH₃OCH₃與H₂O的物質(zhì)的量之比．

Answer 1

分析 （1）設(shè)反應(yīng)的反應(yīng)熱為xkJ•mol^-1，根據(jù)甲醇的燃燒熱寫出：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-627kJ•mol^-1 ，結(jié)合CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（l）△H=xkJ•mol^-1利用蓋斯定律可得：3H₂（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=3H₂O（l）△H=-627kJ•mol^-1+kJ•mol^-1，再依據(jù)焓變△H=反應(yīng)物拆化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量計(jì)算得到；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積進(jìn)行計(jì)算；
②根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響分析△H的符號(hào)；平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)；
③當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體現(xiàn)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)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(jù)此分析解答；

解答 解：（1）設(shè)反應(yīng)的反應(yīng)熱為xkJ•mol^-1，根據(jù)甲醇的燃燒熱寫出：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-627kJ•mol^-1 ，結(jié)合CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（l）△H=xkJ•mol^-1利用蓋斯定律可得：3H₂（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=3H₂O（l）△H=-627kJ•mol^-1+xkJ•mol^-1，即436kJ×3+496kJ×$\frac{3}{2}$-462kJ×6=-627kJ+xkJ，解得：x=-93；
故答案為：-93；    
（2）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
②因?yàn)闇囟仍礁�，CO₂轉(zhuǎn)化率越小，則平衡逆移，所以該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即△H＜0，K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；
③A．二氧化碳的濃度不變，則達(dá)到了平衡，故A選；
B．反應(yīng)前后氣體的系數(shù)和不相等，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變，則達(dá)到了平衡，故B選；
C．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積變化的可逆反應(yīng)，容器的體積不變，但反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體的密度不發(fā)生變化，則達(dá)到了平衡，故C選；
D．任何時(shí)候CH₃OCH₃與H₂O的物質(zhì)的量之比不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D不選；
故答案為：ABC．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了化學(xué)平衡的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)以及熱化學(xué)方程式的書寫，注意把握從鍵能的角度以及蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法，第（1）問難度較大．