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【題目】低碳經濟正成為科學家研究的主要課題。將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理為:

2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)

(1) 已知一定條件下,該反應中CO2的平衡轉化率隨溫度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的變化曲線如下圖:

a、3、b的大小關系___________

②請根據下圖中信息在下圖()中畫出CO2(g)H2(g)轉化為CH3OCH3(g)H2O(g)的能量關系曲線___________

(2)某溫度下,將2.0molCO2(g)6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中,上述反應到達平衡時,改變壓強和溫度,平衡體系中CH3OCH3(g)的物質的量分數(shù)變化情況如圖所示,關于溫度和壓強的關系判斷正確的______

A. P3P2T3T2 B. P1P3,T1T3 C. P2P4,T4T2 D. P1P4,T2T3

(3)在恒容密閉容器里按體積比為1:3充入CO2(g)H2(g),一定條件下上述反應達到平衡狀態(tài)。當改變反應的某一個條件后,下列變化能說明平衡一定向逆反應方向移動的是___________

A. 正反應速率先增大后減小 B. 逆反應速率先增大后減小

C. 化學平衡常數(shù)K值增大 D. 反應物的濃度增大

(4)下列一定能說明上述反應達到平衡的是___________

A.氣體的平均摩爾質量不變

B.恒容條件下,氣體的密度不變

C.各物質的速率之比等于系數(shù)比

D.[n(H2)/n(CO2)]不變

【答案】 a>3>b BD B A

【解析】(1)①增大氫氣的濃度提高CO2的轉化率,則根據圖像可知a3、b的大小關系為a>3>b②升高溫度CO2的轉化率降低,這說明平衡向逆反應方向進行,則正反應是放熱反應,所以圖像科表示為。(2)對于反應2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g),△H0,壓強越大,二甲醚的物質的量分數(shù)則越大,溫度越高,二甲醚的物質的量分數(shù)越小,所以P1P3、T1T3P1P4、T2T3,答案選BD(3)A.正反應速率先增大后減小平衡向正反應方向進行,A錯誤;B.逆反應速率先增大后減小平衡一定向逆反應方向進行,B正確C.化學平衡常數(shù)K值增大說明平衡向正反應方向進行,C錯誤;D.反應物的濃度增大不能判斷平衡的移動方向,D錯誤,答案選B;(4)A.混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值,質量不變,但物質的量是變化的,所以氣體的平均摩爾質量不變說明反應達到平衡狀態(tài),A正確;B.密度是混合氣的質量和容器容積的比值,在反應過程中質量和容積始終是不變的,所以恒容條件下,氣體的密度不變不能說明,B錯誤;C.任何時刻各物質的速率之比等于系數(shù)比,不能說明反應達到平衡狀態(tài),C錯誤D.如果氫氣和CO2是按照化學計量數(shù)之比充入反應,則任何時刻[n(H2)/n(CO2)]不變不能說明反應達到平衡狀態(tài),D錯誤,答案選A

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t/s

0

50

150

250

350

n(NH3)/mol

0

0.24

0.36

0.40

0.40

(1)0~50 s內的平均反應速率 v(N2)=_______________。

(2)250 s時,H2的轉化率為_______________

(3)已知N≡N的鍵能為946 kJ·mol-1,H-H的鍵能為436 kJ·mol-1,N-H的鍵能為391 kJ·mol-1,則生成1 mol NH3過程中的熱量變化為_______kJ。下圖能正確表示該反應中能量變化的是_____(填字母)。

A B

(4)為加快反應速率,可以采取的措施______________

a.降低溫度 b.增大壓強 c.恒容時充入He

d.恒壓時充入He e.及時分離出NH3

(5)下列說法錯誤的是____________。

a.使用催化劑是為了加快反應速率,提高生產效率

b.上述條件下,N2不可能100%轉化為NH3

c.在一定條件下,合成氨反應有一定的限度

d.250~350 s時,生成物濃度保持不變,反應停止

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