Question

【题目】燃煤产生的烟气中含有较多的CO2、CO、SO2等影响环境的气体。如何综合利用这些气体一直是科研单位研究的热点。

(1)已知：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3

用ΔH2、ΔH3表示ΔH1，ΔH1＝_________。

(2)针对CO2与H2反应转化为二甲醚(g)和H2O(g)，研究发现，该反应中CO2的平衡转化率随反应温度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化曲线如图：

①ΔH1________(填“＞”或“＜”)0。

②若其他条件不变，仅仅增大压强，则逆反应速率会________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K会________。

(3)研究发现，催化剂可以促使烟气CO、SO2转化为CO2、S。反应原理为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。

①其他条件相同，研究发现，分别选取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反应的催化剂时，SO2的转化率随反应温度的变化如图，研究得出，应该选择Fe2O3作催化剂，主要原因可能是________________

②若在2 L恒容密闭容器中，将3mol CO、1 mol SO2混合，在一定条件下引发反应，当SO2的平衡转化率为40%时，此时K＝________。

③向反应容器中再分别通入下列气体，可以使SO2转化率增大的是_____(填字母)。

A.CO　 B.SO2　 C.N2　 D.H2S　 E.CO2

Answer 1

【答案】ΔH3－2ΔH2 ＜ 增大 不变 Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 0.44 A

【解析】

（1）反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3

根据盖斯定律将①+2×②=③，可得反应2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H3，以此计算△H1；

（2）①观察图象，随温度升高，CO2的平衡转化率逐渐减小，结合平衡移动原理可知该反应为吸热还是放热反应；

②结合反应速率、平衡常数的影响因素回答即可；

（3）①条件的选择关键在于在使用较低成本，较少时间，而能够达到较高转化率；

②已知起始量3 mol CO、1 molSO2，SO2的平衡转化率为40%，代入三段式即可求出各物质平衡量，即可求出K；

③结合平衡移动影响因素选择恰当的物质。

(1)反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3

根据盖斯定律将①+2×②=③，可得反应2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H3，故△H3=2×△H2+△H1，

所以△H1=ΔH3－2ΔH2，

故答案为：ΔH3－2ΔH2；

(2)①由图可知，升高温度，CO2的平衡转化率降低，则正反应为放热反应，△H1<0，

故答案为：<；

②增大压强，正逆反应速率均增大，K只与温度有关，平衡常数K不变，

故答案为：增大；不变；

(3)①选择Fe2O3作催化剂，原因是在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源，

故答案为：Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源；

②将3molCO、1molSO2，因为SO2的平衡转化率为40%，则△n(SO2)=1mol×40%=0.4mol，将数据代入三段式：

则平衡时c(CO)=2.2mol÷2L=1.1mol/L，c(SO2)=0.6mol÷2L=0.3mol/L，c(CO2)=0.8mol÷2L=0.4mol/L，

K==0.4408，

故答案为：0.4408；

③反应原理为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ，

A. 增加CO浓度，可以使平衡正向移动，进而使SO2转化率增大，故A正确；

B. 增加SO2浓度，可以使平衡正向移动，但使SO2转化率减小，故B错误；

C. 增加N2浓度，可对平衡无影响，故C错误；

D. 增加H2S浓度，H2S与SO2反应，可以使平衡逆向移动，使SO2转化率减小，故D错误；

E. 增加CO2浓度，可以使平衡逆向移动，使SO2转化率减小，故E错误；

故答案为：A。