Question

【题目】二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。

若“重整系统”发生的反应中n(FeO)/n(CO2)=6，则FexOy的化学式为_____。

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。

已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ/mol

CH3OCH3(g)+H2O(g)=2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol

则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3=______kJ/mol。

①一定条件下，上述合成甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____（填代号）。

a．逆反应速率先增大后减小 b．H2的转化率增大

c．反应物的体积百分含量减小 d．容器中的n(CO2)/n(H2)值变小

②在某压强下，合成甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6mol CO2和12mol H2充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0～5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=________；KA、KB、KC三者之间的大小关系为_________。

（3）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，平衡时ClNO的体积分数的变化图像如图，则A、B、C三状态中，NO的转化率最大的是_________点；当n(NO)/n(Cl2)=1.5时，达到平衡状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的_____________点。

Answer 1

【答案】Fe3O4 -130.8 b 0.18mol·L1·min1 KA=KC＞KB A D

【解析】

（1）反应中n(FeO)/n(CO2)=6，产物有C，根据元素守恒，则n（Fe）：n（O）=6：8=3：4，则FexOy的化学式为Fe3O4；

（2）①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ/mol，CH3OCH3(g)+H2O(g)=2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol，根据盖斯定律，2×①-②可得，2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，则△H3=2×△H1-△H2=(-53.7×2-23.4)kJ/mol=-130.8kJ/mol；

①a．逆反应速率先增大后减小，可能为增大生成物的浓度，平衡逆向移动，与题意不符，a错误；

b．H2的转化率增大，反应的物质的量增大，平衡正向移动，符合题意，b正确；

c．反应物的体积百分含量减小，可能为增大生成物的浓度，平衡逆向移动，与题意不符，c错误；

d．容器中的n(CO2)/n(H2)值变小，可能是减小CO2的物质的量，平衡逆向移动，与题意不符，d错误；

答案为b；

②T1温度下，将6mol CO2和12mol H2充入2L的密闭容器中，n（H2）：n（CO2）=2，根据图像，CO2的平衡转化率为60%，则反应CO2的物质的量为6mol×60%=3.6mol，则生成n（CH3OCH3）=1.8mol，c（CH3OCH3）=1.8mol/2L=0.9mol/L，v（CH3OCH3）=c/t=0.9mol/L÷5min=0.18 mol·L1·min1；K只与温度有关，则KA=KC，该反应为放热反应，升高温度，则平衡逆向移动，KB减小，则KA=KC＞KB；

（3）NO和Cl2均为反应物，n（NO）物质的量不变，增大n（Cl2）的量，则NO的平衡转换率增大，A、B、C三状态中，NO的转化率最大的为A点；当n(NO)：n(Cl2)的值为化学计量数之比时，ClNO的物质的量最大，n(NO)/n(Cl2)=1.5＜2，则ClNO含量继续增大，则为D点。