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。

（1）科學家提出由CO2制取C的太陽能工藝如圖所示。

若“重整系統”發生的反應中n(FeO)/n(CO2)=6，則FexOy的化學式為_____。

（2）工業上用CO2和H2反應合成二甲醚。

已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ/mol

CH3OCH3(g)+H2O(g)=2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol

則2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3=______kJ/mol。

①一定條件下，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_____（填代號）。

a．逆反應速率先增大后減小 b．H2的轉化率增大

c．反應物的體積百分含量減小 d．容器中的n(CO2)/n(H2)值變小

②在某壓強下，合成甲醚的反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的平衡轉化率如圖所示。T1溫度下，將6mol CO2和12mol H2充入2L的密閉容器中，5min后反應達到平衡狀態，則0～5min內的平均反應速率v(CH3OCH3)=________；KA、KB、KC三者之間的大小關系為_________。

（3）一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，平衡時ClNO的體積分數的變化圖像如圖，則A、B、C三狀態中，NO的轉化率最大的是_________點；當n(NO)/n(Cl2)=1.5時，達到平衡狀態ClNO的體積分數可能是D、E、F三點中的_____________點。

Answer 1

【答案】Fe3O4 -130.8 b 0.18mol·L1·min1 KA=KC＞KB A D

【解析】

（1）反應中n(FeO)/n(CO2)=6，產物有C，根據元素守恒，則n（Fe）：n（O）=6：8=3：4，則FexOy的化學式為Fe3O4；

（2）①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ/mol，CH3OCH3(g)+H2O(g)=2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol，根據蓋斯定律，2×①-②可得，2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，則△H3=2×△H1-△H2=(-53.7×2-23.4)kJ/mol=-130.8kJ/mol；

①a．逆反應速率先增大后減小，可能為增大生成物的濃度，平衡逆向移動，與題意不符，a錯誤；

b．H2的轉化率增大，反應的物質的量增大，平衡正向移動，符合題意，b正確；

c．反應物的體積百分含量減小，可能為增大生成物的濃度，平衡逆向移動，與題意不符，c錯誤；

d．容器中的n(CO2)/n(H2)值變小，可能是減小CO2的物質的量，平衡逆向移動，與題意不符，d錯誤；

答案為b；

②T1溫度下，將6mol CO2和12mol H2充入2L的密閉容器中，n（H2）：n（CO2）=2，根據圖像，CO2的平衡轉化率為60%，則反應CO2的物質的量為6mol×60%=3.6mol，則生成n（CH3OCH3）=1.8mol，c（CH3OCH3）=1.8mol/2L=0.9mol/L，v（CH3OCH3）=c/t=0.9mol/L÷5min=0.18 mol·L1·min1；K只與溫度有關，則KA=KC，該反應為放熱反應，升高溫度，則平衡逆向移動，KB減小，則KA=KC＞KB；

（3）NO和Cl2均為反應物，n（NO）物質的量不變，增大n（Cl2）的量，則NO的平衡轉換率增大，A、B、C三狀態中，NO的轉化率最大的為A點；當n(NO)：n(Cl2)的值為化學計量數之比時，ClNO的物質的量最大，n(NO)/n(Cl2)=1.5＜2，則ClNO含量繼續增大，則為D點。