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    碳酸二甲酯(DMC)是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为：TON=转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
    （1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=_____。
    （2）根据反应温度对TON的影响图（下左图）判断该反应的焓变△H________0（填“>”、“=”或“<”），理由是________________________________。

    （3）根据反应时间对TON的影响图（上右图），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10—5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________；计算10 h时，甲醇的转化率：________。
    （4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（下图），判断下列说法正确的是___  __。

    a. 由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
    b. 在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
    c. 当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
    d. 当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降
    （15分）
    （1）2△H1 — △H2 （3分）
    （2）< （2分）    经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热（3分）
    （3）1×10-3 mol·L-1·h-1（ 2分） 8.4×10-2 % （2分）
    （4）ab（3分）

    试题分析：
    （1）根据反应①CH3OH(l)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)   ΔH1，②CO(OCH3)2(l)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)  ΔH1，根据盖斯定律有目标反应等于①×2-②，故有ΔH3=2ΔH1-ΔH2
    （2）根据图可知，温度升高，平衡逆向移动，故正反应放热ΔH<0；
    （3）4h，TON=20，7h，TON=30，ΔTON=10，Δ甲醇=10×0.6×10-5mol=0.6×10-4mol，速率为0.6×10-4mol÷0.01L÷3h=2×10-3 mol·L-1·h-1，10h，转化的甲醇为35×0.6×10-5mol=2.1×10-4mol，转化率为2.1×10-4mol÷0.25mol=8.4×10-2 %
    （4）a、正确，b、减少水，使平衡正向移动，正确；cd、TON和转化率不是一样，错误；
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。生物固氮和大气固氮（闪电时N2转化为NO）属于自然固氮，这远不能满足人类的需要。工业固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法。有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二。
    表一：N2+ O2   2NO                    
    温度
    		27℃
    		2000℃
    K值
    		3．84×10－31
    		0．1
     
    表二：N2+ 3H22NH3      
    温度
    		25℃
    		350℃
    		400℃
    		450℃
    K值
    		5×108
    		1．847
    		0．507
    		0．152
    （1）根据上表中的数据分析，下列说法正确的是_________。
    A、N2+ O2   2NO是吸热反应
    B、人类大规模模拟大气固氮是没有意义的
    C、在常温下，增加工业固氮的容器的压强，K值会发生改变
    D、工业固氮是放热反应
    （2）向某密闭容器中加入4 mol NH3、1．2 mol H2和一定量的N2三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[已知0～t1阶段保持恒温、恒容，且c(N2)未画出]。乙图为t2时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件。

    ①若t1="15" s，则t0～t1阶段的反应速率为v(H2)=　　　
    ②N2的起始物质的量为　　　　　
    ③反应达到平衡状态，下列说法中能表明已达到平衡状态的是           
    A、单位时间内生成a molN2，同时生成3a mol H2   B、容器的总压强不再变化
    C、混合气体的密度不再变化        D、三个H—H 键断裂的同时有六个H—N键断裂
    ④t4时刻改变的条件为　　      　　　，t5时刻改变的条件为　　　　     　
    ⑤已知t0～t1阶段该反应放出或吸收的热量为Q kJ(Q为正值)，试写出该反应的热化学方程式：____________________________________________________________________

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    在一固定容积为2L的密闭容器内加入0．2 mol的N2和0．6 mol的H2，在一定条件下发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)＋Q（Q＞0）,
    （1）该反应所用的催化剂是      （填写名称）
    该反应450℃的平衡常数         500℃时的平衡常数（填“>”、“<”或“=”）。
    （2）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是                    
    A．3V正（H2）＝2V逆（NH3）B．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
    C．容器中气体的密度不随时间而变化D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
    （3）如上述反应若第5分钟时达到平衡，测得NH3的物质的量为0．2mol计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(N2)为______________mol/(L¯min)。
    （4）下列研究目的和示意图相符的是           。
     
    		A
    		B
    		C
    		D
    研究目的
    		压强对反应的影响（P1>P2）
    		温度对反应的影响
    		平衡体系增加N2对反应的影响
    		催化剂对反应的影响
    图示




     

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    研究NOx（氮的氧化物）SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
    （1）下图是反应过程中能量示意图。

    该反应的焓变
    （2）一定条件下，通过可以实现燃煤烟气中硫的回收。某研究小组向2L某密闭的真空容器（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）中通入CO和SO2，10分钟后测得容器CO2的物质的量为0.9mol。
    ①求以v(CO2)表示的反应速率为        。
    ②该反应的平衡常数的表达式为：K=      。
    ③若想加快正反应速率的同时提高SO2的转化率，可以采用的方法是          。
    （3）工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物（以NO和NO2的混合物为例）。
    已知：NO不能与Na2CO3溶液反应。

    若用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物，每产生22.4L（标准状况）CO2（全部逸出）时，吸收液质量就增加44g，则混合气体中NO和NO2的体积比为      。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    多晶硅生产工艺流程如下：

    （1）粗硅粉碎的目的是     。分离SiHCl3 (l)和SiCl4(l)的方法为      。
    （2）900℃以上， H2与SiHCl3发生如下反应：SiHCl3 (g)+ H2 (g)Si (s) + 3HCl (g)    ΔH ＞0，其平衡常数表达式为K =      。为提高还原时SiHCl3的转化率，可采取的措施有     。
    （3）该流程中可以循环使用的物质是      。
    （4）SiCl4与上述流程中的单质发生化合反应，可以制得SiHCl3，其化学方程式为      。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

    可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，根据下表中的数据判断下列图像错误的是
     

    pl(Mpa)
    		P2(Mpa)
    400℃
    		99.6
    		99.7
    500℃
    		96.9
    		97.8

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

    （1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：，它所对应反应的化学方程式是
    _________________________________。
    （2）合成甲醇的主要反应是：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应l0min后测得各组分的浓度如下：
    物质
    		H2
    		CO
    		CH3OH
    浓度（mol/L）
    		0.2
    		0.1
    		0.4
     
    ①该时间段内反应速率v(H2)=      
    ②比较此时正、逆反应速率的大小：v正       v逆（填“>”、“<”或“=”）
    ③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，平衡常数K          (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
    （3）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。
     反应
    		大气固氮
    		工业固氮
    温度/℃
    		27
    		2000
    		25
    		350
    		400
    		450
    K
    		3.84×10-31
    		0.1
    		5×108
    		1.847
    		0.507
    		0.152
     
    A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
    B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
    C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
    D．K越大说明合成氨反应的速率越大

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

    温度为T时，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol PCl5，发生PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g)反应。反应过程中c(Cl2) 随时间变化的曲线如下图所示，下列说法不正确的是
    A．反应在0 ~50 s 的平均速率v(Cl2) =1.6×10-3mol/(L·s)
    B．该温度下，反应的平衡常数K = 0.025
    C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11mol/L，则该反应的ΔH <0
    D．反应达平衡后，再向容器中充入 1 mol PCl5，该温度下再达到平衡时，0.1 mol/L<c(Cl2)<0.2 mol/L

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

    右图所示是可逆反应X2+3Y2  2Z在 反应过程总中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是                             （  ）
    A．t1时，只有正向反应B．t2时反应达到限度
    C．t2－t3时，反应停止D．t2－t3时，v(Y2)＝v(Z)

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