Question

“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中的的含量及有效地开发利用，也正成为科学家研究的主要课题。利用直接加氢合成二甲醚包括以下三个相互联系的反应。

I甲醇的合成

II甲醇脱水

Ⅲ逆水汽变换

已知：相关物质变化的焓变示意图如下：

（1）请写出直接加氢合成二甲醚的热化学方程式：________________。

（2）保持恒温恒容的条件，当a充入、b充入，在其他条件不变时，请在下图中分别画出平衡时的体积分数随投料比变化的曲线图，请用a、b标注曲线图。_________

（3）在恒容密闭容器里按体积比为充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是________________。

A．正反应速率先增大后减小   

B．逆反应速率先增大后减小

C．化学平衡常数K值增大   

D．反应物的体积分数增大

（4）温度、压强对反应中平衡转化率和二甲醚的选择性的影响如下图1，图2：

①根据图1，下列说法正确的是________。

A．温度较高时，反应以逆水汽变换反应为主，温度升高，反应速率加快，所以转化率增大

B．温度较低时，反应以合成二甲醚为主，正反应放热，升高温度，平衡转化率降低

C．由图像可知，加氢合成二甲醚应该选择具有良好的低温活性的催化剂

D．由图像可知，高温有利于逆水汽变换反应，而不利于二甲醚的生成

②根据图2可知：随着压强升高，平衡转化率和二甲醚的选择性都增大，分析原因：__________。

（5）在，压强为3．0MPa的反应条件下，氢碳比 对转化率和二甲醚选择性的影响见图3．分析实际工业生产中制备二甲醚选择氢碳比在3~6之间的原因：________________。

Answer

B BCD 反应为减压反应，随着压强升高反应正移，平衡转化率和二甲醚的选择性都增大 可提高产物的纯度，提高原料的利用率

【解析】

（1）根据盖斯定律计算热化学方程式；

（2）根据热化学方式判断投料比的最值，再利用平衡移动判断1molCO2和2molCO2体积分数变化；

（3）利用勒夏特列原理判断平衡移动方向；

（4）由图一可知，反应温度较低时CO2转化率较高，二甲醚选择性较高，反应主要乙生成二甲醚为主，该反应为放热反应，温度升高反应逆移CO2转化率下降，温度较高时反应主要以逆水汽变换反应为主，反应为吸热反应，温度升高反应正移CO2转化率升高；由图二可知：随着压强升高，平衡转化率和二甲醚的选择性都增大，反应以生成二甲醚为主，压强升高反应正移二氧化碳转化率增大；

（5）由图可知氢碳比在3~6之间二甲醚的选择性较大，反应主要以生成二甲醚为主，二氧化碳转化率随着氢碳比的增大而增大。

（1）由焓变示意图可知 由2①+②可得,故答案为：；

（2）由方程式可知当投料比时，体积分数最大，CO2投入增加平衡正移体积分数增大，故可得曲线图，故答案为：；

（3）A. 增大反应物浓度，平衡正向移动，正反应速率先增大后减小，不一定逆向移动，故A错误；

B. 逆反应速率先增大后减小，说明平衡逆向移动，故B正确；

C. 化学平衡常数K值增大，说明平衡正向移动，故C错误；

D. 反应物的体积百分含量增大，说明平衡正向移动，故D错误；

故答案选：B。

（4）①A．温度较高时，反应以逆水汽变换反应为主，正反应为吸热反应，温度升高，平衡正移，所以转化率增大，故A错误；

B．温度较低时，反应以合成二甲醚为主，正反应放热，升高温度，平衡逆移平衡转化率降低，故B正确；

C．由图像可知，加氢合成二甲醚应该选择具有良好的低温活性的催化剂，故C正确；

D．由图像可知，高温有利于逆水汽变换反应，而不利于二甲醚的生成，故D正确；

故答案选：BCD；

②由图二可知：随着压强升高，平衡转化率和二甲醚的选择性都增大，反应以生成二甲醚为主，压强升高反应正移二氧化碳转化率增大；故答案为：反应为减压反应，随着压强升高反应正移，平衡转化率和二甲醚的选择性都增大；

（5）由图可知氢碳比在3~6之间二甲醚的选择性较大，反应主要以生成二甲醚为主，可提高产物的纯度，二氧化碳转化率随着氢碳比的增大而增大，提高原料的利用率，故答案为：可提高产物的纯度，提高原料的利用率。