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。工业上用CO2和H2反应合成甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1

CH3OCH3(g)＋H2O(g)＝2CH3OH(g)ΔH2＝＋23.4 kJ·mol－1

（1）反应2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）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________(填字母)。

a．正反应速率先增大后减小 b．H2的转化率增大

c．生成物的体积百分含量增大 d．容器中的值变小

（3）在某压强下，合成甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如下图所示。T1温度下，将4mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，10min 后反应达到平衡状态，则0～10min内的平均反应速率v(CH3OCH3)＝________________；KA、KB、KC三者之间的大小关系为____________________。

Answer 1

【答案】 -130.8 ab 0.06mol·L-1·min-1 KA=KC>KB

【解析】(1)已知：①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-1，②CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g) △H2=+23.4kJmol-1，根据盖斯定律，①×2-②可得：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3=2△H1-△H2=2×(-53.7kJmol-1)-23.4kJmol-1 =-130.8kJmol-1，故答案为：-130.8；

(2)①a．正反应速率先增大后减小，可能是增大反应物浓度，平衡正向移动，故a正确；b．H2的转化率增大，平衡一定正向移动，故b正确；c．反应物的体积百分含量减小，可能是增大生成物浓度，平衡逆向移动，故c错误；d．容器中的变小，可能是减小二氧化碳物质的量，平衡逆向移动，故d错误；故答案为：ab；

(3)T1温度下，将4molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，由图象可知，10min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%，则生成CH3OCH3为4mol×60%×=1.2mol，所以平均反应速率v(CH3OCH3)= =0.06molL-1min-1 ；平衡常数仅与温度有关，温度不变，平衡常数不变，所以KA=KC，在相同投料比时，T1温度下二氧化碳转化率大，所以T1温度下正向进行程度比T2温度大，则KA=KC＞KB，故答案为：0.06 mol/(Lmin)；KA=KC＞KB。