Question

研究CO₂转化成有机物实现碳循环对实现社会的可持续发展具有重要的意义。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(1)。

(1)已知一定压强下，该反应在温度升高时，CH₃OCH₃(g)的浓度减小，则反应的焓变△H_____0，熵变△S_______0(分别填“>”、“<”、或“=”)。

(2)相同条件下，在体积为2L的密闭容器内选用不同的催化剂，生成物二甲醚CH₃OCH₃的量随时间变化如图所示。

①图中0-4min内A的反应速率v(CO₂)=________。该温度下平衡常数的表达式为________。

②下列有关说法正确的是______(填字母序号)。

A.反应的活化能大小顺序是：E_a(A)<E_a(B)< E_a(C)

B.升高温度能使反应速率加快，是因为活化分子百分数增大

C.单位时间内消耗CO₂与生成H₂的数目为3:1时，说明反应已经达到平衡

D.增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大

(3)某温度下，在体积可变的密闭容器中，改变起始时各物质的起始投料量，在不同的压强下，平衡时生成物二甲醚CH₃OCH₃(g)的物质的量如下表所示：

序号	起始投料量不同的压强下， 平衡CH3OCH3(g)的量不同的压强	P1	P2	P3
I	2.0 molCO2 6.0molH2	0.10mol	0.04 mol	0.02mol
II	1.0molCO2 3.0molH2	X1	Y1	Z1
III	1.0mol CH3OCH3 3.0mol H2O	X2	Y2	Z2

①P₁___P₂(填“ >”、“<”或“=”)；判断理由为____________。

②X₁=______________。

③P₂下，III中CH₃OCH₃的平衡转化率为_____________。

Answer

＜ ＜ 1.25 mol·(L·min)-1 ABC ＞ 压强增大，平衡向正反应方向移动，从而导致生成物的量增大 0.05mol 96﹪

【解析】本题分析：本题主要考查化学平衡。

(1)温度升高时，CH3OCH3(g)的浓度减小，表明平衡左移，则反应的焓变△H<0，该反应是气体物质的量减少的反应，熵变△S<0。

(2) ①图中0-4min内的反应速率v(CO2) =1.25 mol·(L·min)-1。该温度下平衡常数的表达式为。

②A.催化剂通过降低活化能而增大反应速率，反应速率A>B>C，所以反应的活化能大小顺序是：Ea(A)P2，判断理由为压强增大，平衡向正反应方向移动，从而导致生成物的量增大。

②P1下，II 相当于I 减压，减压平衡左移，所以X1<0.05mol/L。

③P2下，III与I 等效，CH3OCH3的平衡转化率为1.0-0.04=96%。