Question

（15分）“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。

（1）已知：① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1

② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73 kJ·mol－1

③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH＝－171 kJ·mol－1

寫出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O(g)的熱化學(xué)方程式 。

（2）將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

已知一定條件下，該反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的變化曲線如下左圖：

①在其他條件不變時，請?jiān)谏蠄D中畫出平衡時CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)隨投料比[n(H2)/n(CO2)]變化的曲線圖。

②某溫度下，將2.0 mol CO2(g)和6.0 mol H2(g)充入容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)到達(dá)平衡時，改變壓強(qiáng)和溫度，平衡體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如下圖所示，關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是 。

A. P3>P2，T3>T2 B. P1>P3，T1>T3

C. P2>P4，T4>T2 D. P1>P4，T2>T3

（3）煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問題。已知等體積的CO和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時，會發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為：

該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是 反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進(jìn)行，設(shè)起始時CO和H2O的濃度均為0.020 mol·L-1，在該條件下CO的平衡轉(zhuǎn)化率為 。

Answer 1

（1）CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝－162 kJ·mol－1（2分）

（2）① （3分） ② B D（4分）

（3）K= （2分） 放熱（2分） 75%（2分）

【解析】

試題分析： 由蓋斯定律可確定：經(jīng)②+③－①×2寫出熱化學(xué)方程式：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝－162 kJ·mol－1；由方程式可知，投料比為3時，兩者的轉(zhuǎn)化率相同，二甲醚的體積分?jǐn)?shù)最大，不難確定圖像，因?yàn)橹迫》匠淌綖闅怏w體積減小的反應(yīng)，所以壓強(qiáng)越大產(chǎn)物的含量越大，由上述左圖可知反應(yīng)為放熱過程，所以溫度越低，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，所以下圖中正確選項(xiàng)為BD；（3）由化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，確定反應(yīng)為放熱過程，結(jié)合“三段式”計(jì)算得500℃時CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%。

考點(diǎn)： 蓋斯定律、化學(xué)平衡圖像、化學(xué)平衡常數(shù)及應(yīng)用、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。

考點(diǎn)分析： 考點(diǎn)1：化學(xué)反應(yīng)與能量 考點(diǎn)2：化學(xué)平衡狀態(tài)及移動 試題屬性

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