Question

為了減少煤燃燒對大氣造成的污染，煤的氣化和液化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑，而減少CO₂氣體的排放也是人類面臨的重大課題．煤綜合利用的一種途徑如圖1所示：
（1）用如圖2所示裝置定量檢測過程①產(chǎn)生的CO₂（已知：煤粉燃燒過程中會產(chǎn)生SO₂），B中預(yù)期的實驗現(xiàn)象是

 

．

（2）已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1
C（s）+2H₂O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?mol^-1
則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是

 

．
（3）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：
2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H
①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式為K=

 

．
②已知在某壓強下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時，CO₂的轉(zhuǎn)化率如右圖所示．該反應(yīng)的△H

 

（填“＞”、“＜”或“=”）0．若溫度不變，減小反應(yīng)投料比[n（H₂）/n（CO₂）]，則K將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）合成氣CO和H₂在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．在容積均為VL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器中分別充入amol CO和2a mol H₂，三個容器的反應(yīng)溫度分別為T₁、T₂、T₃且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實驗測得反應(yīng)均進行到t min時CO的體積分數(shù)如圖4所示，此時I、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

；若三個容器內(nèi)的反應(yīng)都達到化學(xué)平衡時，CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是

 

．

Answer 1

考點：常見的生活環(huán)境的污染及治理,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算

專題：

分析：（1）根據(jù)燃煤煙氣的成分為CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高錳酸鉀能夠除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品紅溶液褪色；
（2）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)建目標方程式以及對應(yīng)的焓變；
（3）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積進行計算；②根據(jù)溫度對平衡的影響分析△H的符號；平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，CO百分含量，由小到大，Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，結(jié)合化學(xué)平衡移動分析解答；根據(jù)溫度對平衡的影響來判斷，升高溫度平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減�。�

解答： 解：（1）燃煤煙氣的成分為CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高錳酸鉀能夠除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品紅溶液褪色，
故答案為：品紅溶液不變色；
（2）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1 ①
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?mol^-1 ②
由蓋斯定律②-①得：
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1；
（3）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以平衡常數(shù)K=

C(CH3OCH3)×C3(H2O)

C2(CO2)×C6(H2)

，
故答案為：K=

C(CH3OCH3)×C3(H2O)

C2(CO2)×C6(H2)

；
②因為溫度越高，CO₂轉(zhuǎn)化率越小，則平衡逆移，所以該反應(yīng)正方向為放熱反應(yīng)，即△H＜0，K只受溫度影響，若溫度不變，減小投料比，則K不變，
故答案為：＜；不變；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，CO百分含量，由小到大依次為：Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，T₁中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T₂中的狀態(tài)，CO百分含量減小，說明平衡正向移動，說明T₁未達平衡狀態(tài)，T₂中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T₃中的平衡狀態(tài)，CO百分含量增大，說明平衡逆向移動，說明T₂可能達平衡狀態(tài)，一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，若三個容器內(nèi)的反應(yīng)都達到化學(xué)平衡時，Ⅰ容器溫度最低，所以CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T₁，
故答案為：Ⅲ；T₁；

點評：本題目綜合考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用等方面的知識，側(cè)重于影響平衡移動及平衡常數(shù)的因素的考查，注意知識的歸納和整理是關(guān)鍵，題目難度中等．注意（4）從圖象中曲線的變化趨勢分析條件改變導(dǎo)致平衡移動的特點．