Question

I．已知某些化学键的键能数据如下：

化学键	C=O	C-O	C-H	H-H	O-H
键能/kJ•mol^-1	745	351	415	436	462

则CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)△H=________kJ•mol^-1；

Ⅱ．将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：

2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(l)

（1）该反应的化学平衡常数表达式K=________；

（2）已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，达平衡时CO₂的转化率如图所示：

①该反应的△H________0；(填“＞”或“＜”)．

②若温度不变，减小反应投料比，K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)；

③700K投料比=2时，达平衡时H₂的转化率a=________；

（3）某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO₂(g)与H₂(g)发生上述反应，下列物理量不再发生变化时，能说明反应达到平衡状态的是__________；

A．二氧化碳的浓度       B．容器中的压强

C．气体的密度           D．CH₃OCH₃与H₂O的物质的量之比

（4）某温度下，在体积可变的密闭容器中，改变起始时加入各物质的量，在不同的压强下，平衡时CH₃OCH₃(g)的物质的量如下表所示：

	P1	P2	P3
I．2.0molCO2        6.0molH2	0.10mol	0.04mol	0.02mol
Ⅱ．1.0mol CO2      3.0molH2	X1	Y1	Z1
Ⅲ．1.0molCH3OCH3   3.0molH2O	X2	Y3	Z2

①P1________P2(填“＞”“＜”或“=”)

②X1=________

③P2下Ⅲ中CH₃OCH₃的平衡转化率为________。

Answer

I．-184 Ⅱ．（1）

（2）①＜ ②不变 ③45% （3）ABC

（4）①＞ ②0.05mol ③96%

【解析】

试题分析：I．反应热=反应物总键能-生成物总键能，则：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)的△H=2×745kJ/mol+3×436kJ/mol-2×462kJ/mol-3×415kJ/mol-351kJ/mol-462kJ/mol=-184kJ/mol；Ⅱ．（1）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以平衡常数K=；（2）①因为温度越高，CO2转化率越小，则平衡逆移，所以该反应正方向为放热反应，即△H＜0；②K只受温度影响，若温度不变，减小投料比，则K不变；③由图可知，在700K，起始投料比=2时，二氧化碳转化率为30%，令CO2、H2的起始物质的量分别为1mol、2mol，转化的二氧化碳为0.3mol，根据方程式可知转化的氢气为0.9mol，进而计算H2 的转化率=45%；（3）A．二氧化碳的浓度不变，则达到了平衡，故A选；B．反应前后气体的系数和不相等，当容器内压强不再改变，则达到了平衡，故B选；C．该反应是一个反应前后气体体积变化的可逆反应，容器的体积不变，但反应前后气体质量变化，气体的密度不发生变化，则达到了平衡，故C选；D．任何时候CH3OCH3与H2O的物质的量之比不变，不能说明反应达到平衡，故D不选；故答案为ABC；（4）①由图表可知，I中随压强的变化，CH3OCH3的量在逐渐减少，可知平衡逆向移动，说明是减小压强，即P1＞P2；②在体积可变的等温等压条件下，Ⅱ中反应物的起始量是I的二分之一，因此平衡时CH3OCH3的量也为I的二分之一，即0.1mol÷2=0.05mol；③I和Ⅲ在等温等压条件下形成的平衡是完全等效的，则Ⅲ平衡时CH3OCH3的量为0.04mol，CH3OCH3的转化率为(1mol-0.04mol)÷1mol×100%=96%。

考点：考查反应热有关计算、化学平衡计算、影响平衡的因素分析、平衡常数和转化率计算等。