Question

【题目】近年全球气候变暖，造成北极冰川大面积融化，其罪魁之一就是CO2，如何吸收大气中的CO2，变废为宝，是当今化学研究的主题之一。

I.二甲醚可用作溶剂、冷冻剂喷雾剂等，科学家提出利用CO2和H2合成二甲醚，反应原理为2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) H

（1）已知：①H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) △H1=+42kJ/mol

②CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) H2=+24.52kJ/mol

③CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) H3=+90.73kJ/mol

则H=__kJ/mol。

（2）一定温度下，在一个2L的密闭容器中充入2molCO2和6molH2发生上述反应，经过5min反应达到平衡，此时容器中压强与起始压强之比为3：4，则用CH3OCH3表示的平均反应速率为__，H2的转化率为___；此时若向体系中再加入2molCO2和1.5molH2O(g)，平衡__移动(填正向、逆向、不)。

（3）对于恒温恒容条件下进行的反应①，下列说法能说明反应已达平衡的是__。

A.混合气体密度不发生改变

B.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变

C.v(CO)正=v(H2)逆

D.n(CO)与n(H2)的比值不变

（4）一定温度下，密闭容器中进行的反应③，测得平衡时混合物中某物质的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示，则纵坐标表示的物质是__，压强P1_P2(填>、<)。

II.工业锅炉长期煮烧会形成锅垢(主要成分CaSO4、Mg(OH)2)，必须定期除去。

（5）CaSO4微溶于水和酸，可加入氢氧化钠并通入CO2使转化为CaCO3，然后加酸浸泡除去，反应的离子方程式为CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-，室温下，该反应的化学平衡常数为__(室温下，Ksp(CaCO3)=3×10-9，Ksp(CaSO4)=9×10-6)。

Answer 1

【答案】－289.98 0.05mol·L－1·min－1 50% 正向 CD CH3OH > 3×103

【解析】

(1)根据盖斯定律，方程式2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，可用－①×2－②－③×2得到，则△H=－△H1×2－△H2－△H3×2=－(＋42)×2－(＋24.52)－(＋90.73)×2kJ·mol－1=－289.98kJ·mol－1；

(2)根据物质的量比等于压强比，平衡时容器中压强与起始压强之比为3:4，可得平衡时混合气体的物质的量为6mol，设达到平衡时，生成CH3OCH3的物质的量为xmol，有：

可得2－2x+6－6x＋x＋3x=6mol，求解x=0.5mol，可得平衡时CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物质的量分别为1mol、3mol、0.5mol、1.5mol；

用CH3OCH3表示的平均反应速率；

H2的转化率为；

平衡常数，若向体系中再加入2molCO2和1.5.molH2O(g)，此时CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物质的量分别为3mol、3mol、0.5mol、3mol，则浓度商，可知Qc<K，则平衡正向移动；

(3)A．恒容条件下的气体间反应，根据，根据质量守恒，混合气体的质量不变，恒容，体积不变，则混合气体密度永远不发生改变，不能说明反应达到平衡，A错误；

B．反应①前后气体分子数不变的反应，根据，根据质量守恒，混合气体的质量不变，混合气体的物质的量不变，则混合气体的平均相对分子质量永远不会发生改变，不能说明反应达到平衡，B错误；

C．正逆反应速率相等，反应达到平衡，C正确；

D．随着反应的进行，n(CO)与n(H2)的比值时刻在变化，现在不变，说明达到平衡，D正确；

答案选CD；

(4)根据图示，温度升高，该物质的体积分数减小。反应③的△H>0，升高温度，平衡正向移动，CH3OH的体积分数减小；则纵坐标表示的物质为CH3OH；

增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，CH3OH的体积分数增大，所以P1>P2；

(5)根据CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)，平衡常数。