Question

【題目】二氧化碳的捕集、利用是我國能源領域的一個重要戰略方向。工業上用CO2和H2反應合成甲醚。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）反應2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）一定條件下，上述合成甲醚的反應達到平衡狀態后，若改變反應的某一個條件，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是________(填字母)。

a．正反應速率先增大后減小 b．H2的轉化率增大

c．生成物的體積百分含量增大 d．容器中的值變小

（3）在某壓強下，合成甲醚的反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率如下圖所示。T1溫度下，將4mol CO2和8 mol H2充入2 L的密閉容器中，10min 后反應達到平衡狀態，則0～10min內的平均反應速率v(CH3OCH3)＝________________；KA、KB、KC三者之間的大小關系為____________________。

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，根據蓋斯定律，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，故答案為：-130.8；

(2)①a．正反應速率先增大后減小，可能是增大反應物濃度，平衡正向移動，故a正確；b．H2的轉化率增大，平衡一定正向移動，故b正確；c．反應物的體積百分含量減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動，故c錯誤；d．容器中的變小，可能是減小二氧化碳物質的量，平衡逆向移動，故d錯誤；故答案為：ab；

(3)T1溫度下，將4molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中，由圖象可知，10min后反應達到平衡狀態時二氧化碳轉化率為60%，則生成CH3OCH3為4mol×60%×=1.2mol，所以平均反應速率v(CH3OCH3)= =0.06molL-1min-1 ；平衡常數僅與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，所以KA=KC，在相同投料比時，T1溫度下二氧化碳轉化率大，所以T1溫度下正向進行程度比T2溫度大，則KA=KC＞KB，故答案為：0.06 mol/(Lmin)；KA=KC＞KB。