Question

【題目】近年全球氣候變暖，造成北極冰川大面積融化，其罪魁之一就是CO2，如何吸收大氣中的CO2，變廢為寶，是當今化學研究的主題之一。

I.二甲醚可用作溶劑、冷凍劑噴霧劑等，科學家提出利用CO2和H2合成二甲醚，反應原理為2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) H

（1）已知：①H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) △H1=+42kJ/mol

②CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) H2=+24.52kJ/mol

③CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) H3=+90.73kJ/mol

則H=__kJ/mol。

（2）一定溫度下，在一個2L的密閉容器中充入2molCO2和6molH2發生上述反應，經過5min反應達到平衡，此時容器中壓強與起始壓強之比為3：4，則用CH3OCH3表示的平均反應速率為__，H2的轉化率為___；此時若向體系中再加入2molCO2和1.5molH2O(g)，平衡__移動(填正向、逆向、不)。

（3）對于恒溫恒容條件下進行的反應①，下列說法能說明反應已達平衡的是__。

A.混合氣體密度不發生改變

B.混合氣體的平均相對分子質量不再發生改變

C.v(CO)正=v(H2)逆

D.n(CO)與n(H2)的比值不變

（4）一定溫度下，密閉容器中進行的反應③，測得平衡時混合物中某物質的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如圖所示，則縱坐標表示的物質是__，壓強P1_P2(填>、<)。

II.工業鍋爐長期煮燒會形成鍋垢(主要成分CaSO4、Mg(OH)2)，必須定期除去。

（5）CaSO4微溶于水和酸，可加入氫氧化鈉并通入CO2使轉化為CaCO3，然后加酸浸泡除去，反應的離子方程式為CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-，室溫下，該反應的化學平衡常數為__(室溫下，Ksp(CaCO3)=3×10-9，Ksp(CaSO4)=9×10-6)。

Answer 1

【答案】－289.98 0.05mol·L－1·min－1 50% 正向 CD CH3OH > 3×103

【解析】

(1)根據蓋斯定律，方程式2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，可用－①×2－②－③×2得到，則△H=－△H1×2－△H2－△H3×2=－(＋42)×2－(＋24.52)－(＋90.73)×2kJ·mol－1=－289.98kJ·mol－1；

(2)根據物質的量比等于壓強比，平衡時容器中壓強與起始壓強之比為3:4，可得平衡時混合氣體的物質的量為6mol，設達到平衡時，生成CH3OCH3的物質的量為xmol，有：

可得2－2x+6－6x＋x＋3x=6mol，求解x=0.5mol，可得平衡時CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物質的量分別為1mol、3mol、0.5mol、1.5mol；

用CH3OCH3表示的平均反應速率；

H2的轉化率為；

平衡常數，若向體系中再加入2molCO2和1.5.molH2O(g)，此時CO2、H2、CH3OCH3、H2O的物質的量分別為3mol、3mol、0.5mol、3mol，則濃度商，可知Qc<K，則平衡正向移動；

(3)A．恒容條件下的氣體間反應，根據，根據質量守恒，混合氣體的質量不變，恒容，體積不變，則混合氣體密度永遠不發生改變，不能說明反應達到平衡，A錯誤；

B．反應①前后氣體分子數不變的反應，根據，根據質量守恒，混合氣體的質量不變，混合氣體的物質的量不變，則混合氣體的平均相對分子質量永遠不會發生改變，不能說明反應達到平衡，B錯誤；

C．正逆反應速率相等，反應達到平衡，C正確；

D．隨著反應的進行，n(CO)與n(H2)的比值時刻在變化，現在不變，說明達到平衡，D正確；

答案選CD；

(4)根據圖示，溫度升高，該物質的體積分數減小。反應③的△H>0，升高溫度，平衡正向移動，CH3OH的體積分數減小；則縱坐標表示的物質為CH3OH；

增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，即平衡逆向移動，CH3OH的體積分數增大，所以P1>P2；

(5)根據CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)，平衡常數。