Question

【題目】燃煤產生的煙氣中含有較多的CO2、CO、SO2等影響環境的氣體。如何綜合利用這些氣體一直是科研單位研究的熱點。

(1)已知：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3

用ΔH2、ΔH3表示ΔH1，ΔH1＝_________。

(2)針對CO2與H2反應轉化為二甲醚(g)和H2O(g)，研究發現，該反應中CO2的平衡轉化率隨反應溫度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的變化曲線如圖：

①ΔH1________(填“＞”或“＜”)0。

②若其他條件不變，僅僅增大壓強，則逆反應速率會________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，平衡常數K會________。

(3)研究發現，催化劑可以促使煙氣CO、SO2轉化為CO2、S。反應原理為2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。

①其他條件相同，研究發現，分別選取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反應的催化劑時，SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖，研究得出，應該選擇Fe2O3作催化劑，主要原因可能是________________

②若在2 L恒容密閉容器中，將3mol CO、1 mol SO2混合，在一定條件下引發反應，當SO2的平衡轉化率為40%時，此時K＝________。

③向反應容器中再分別通入下列氣體，可以使SO2轉化率增大的是_____(填字母)。

A.CO　 B.SO2　 C.N2　 D.H2S　 E.CO2

Answer 1

【答案】ΔH3－2ΔH2 ＜ 增大 不變 Fe2O3作催化劑時，在相對較低的溫度下可獲得較高的SO2轉化率，從而節約能源 0.44 A

【解析】

（1）反應2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3

根據蓋斯定律將①+2×②=③，可得反應2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H3，以此計算△H1；

（2）①觀察圖象，隨溫度升高，CO2的平衡轉化率逐漸減小，結合平衡移動原理可知該反應為吸熱還是放熱反應；

②結合反應速率、平衡常數的影響因素回答即可；

（3）①條件的選擇關鍵在于在使用較低成本，較少時間，而能夠達到較高轉化率；

②已知起始量3 mol CO、1 molSO2，SO2的平衡轉化率為40%，代入三段式即可求出各物質平衡量，即可求出K；

③結合平衡移動影響因素選擇恰當的物質。

(1)反應2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2

2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3

根據蓋斯定律將①+2×②=③，可得反應2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H3，故△H3=2×△H2+△H1，

所以△H1=ΔH3－2ΔH2，

故答案為：ΔH3－2ΔH2；

(2)①由圖可知，升高溫度，CO2的平衡轉化率降低，則正反應為放熱反應，△H1<0，

故答案為：<；

②增大壓強，正逆反應速率均增大，K只與溫度有關，平衡常數K不變，

故答案為：增大；不變；

(3)①選擇Fe2O3作催化劑，原因是在相對較低的溫度下可獲得較高的SO2轉化率，從而節約能源，

故答案為：Fe2O3作催化劑時，在相對較低的溫度下可獲得較高的SO2轉化率，從而節約能源；

②將3molCO、1molSO2，因為SO2的平衡轉化率為40%，則△n(SO2)=1mol×40%=0.4mol，將數據代入三段式：

則平衡時c(CO)=2.2mol÷2L=1.1mol/L，c(SO2)=0.6mol÷2L=0.3mol/L，c(CO2)=0.8mol÷2L=0.4mol/L，

K==0.4408，

故答案為：0.4408；

③反應原理為2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ，

A. 增加CO濃度，可以使平衡正向移動，進而使SO2轉化率增大，故A正確；

B. 增加SO2濃度，可以使平衡正向移動，但使SO2轉化率減小，故B錯誤；

C. 增加N2濃度，可對平衡無影響，故C錯誤；

D. 增加H2S濃度，H2S與SO2反應，可以使平衡逆向移動，使SO2轉化率減小，故D錯誤；

E. 增加CO2濃度，可以使平衡逆向移動，使SO2轉化率減小，故E錯誤；

故答案為：A。