Question

【题目】中共十九大报告指出，加快水污染防治、实施流域环境和近岸海域综合治理、环境污染的治理是化学工作者研究的重要课题，也是践行“绿水青山就是金山银山”的重要举措。在适当的条件下，将CO2转化为甲醇、甲醚等有机物，既可降低CO2造成的温室效应对环境的影响，还可得到重要的有机产物。

(1)已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1=484 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=50 kJ/mol

则2CH3OH(g)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH，ΔH=_____________。

(2)已知T K时，某恒容密闭容器中存在如下反应：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0，测得容器中不同时刻时各物质的浓度(mol/L)如下表所示：

	c(CO2)	c(H2)	c(CH3OCH3)	c(H2O)
开始时	a	b	0	0
10 s时	3	0.5	c	1.5

①若反应开始到10s时间段内，v(H2)=_____________，既能提高反应速率，又能提高H2转化率的方法是________________________。

②若T K时，化学平衡常数K=15，则10 s 时v(正)_______v(逆)（填“>”“<”或“=”），此时CO2的转化率为________。

(3)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2，发生的反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=50 kJ·mol1。

①下图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为______（填“a”或“b”），其判断依据是__________________________________。

②若x=2、y=3，测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如图2所示，则在该时间段内，恰好达到化学平衡时，容器内的压强与反应开始时的压强之比为____________。

Answer 1

【答案】1352 kJ/mol0.3 mol/(L·s)加入过量的CO2>25%a该反应是放热反应，升高温度不利于平衡向右移动，平衡常数变小17︰25

【解析】

（1）3×①2×②得2CH3OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=1352 kJ/mol，故答案为：1352 kJ/mol；

（2）①由方程式和表中数据知反应开始到10 s时，消耗H2的浓度为3 mol/L，故v(H2)=0.3 mol/(L·s)；该容器恒容，则不可通过压缩体积的方法，而可以使用过量的CO2，既能提高反应速率，又能提高H2转化率；故答案为：0.3 mol/(L·s)、加入过量的CO2；

②由方程式知c=0.5，Q==12<K，反应仍在向右进行，v(正)>v(逆)。10 s时，消耗的c(CO2)=× 1.5 mol/L= 1 mol/L，a=4，故CO2的转化率==25%，故答案为：>、 25%；

（3）①该反应是放热反应，升高温度不利于反应向右进行，会使平衡常数减小，曲线a符合此特点，故答案为：a ；该反应是放热反应，升高温度不利于平衡向右移动，平衡常数变小；

②由图知，当温度在T2时，H2的转化率最高。温度越高反应速率越大，在相同时间内达到平衡状态前，H2的转化率越高，但达到平衡状态后继续升温，则反应会向逆反应方向移动，导致H2的转化率降低，由图知b点为平衡态。则在此时有如下关系：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

反应初始量（mol） 2 3 0 0

变化量（mol） 0.8 3×80% 0.8 0.8

平衡态（mol） 1.2 0.6 0.8 0.8

同温同体积时压强比等于物质的量之比，故b点时对应的压强与反应开始时的压强之比=3.4︰5=17︰25，故答案为：17︰25。