Question

13．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）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（l）
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$．
（2）已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，達(dá)平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率如圖所示：
①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”）．
②若溫度不變，減小反應(yīng)投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$，K值將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③700K投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2時(shí)，達(dá)平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率a=45%．
（3）某溫度下，向體積一定的密閉容器中通入CO₂（g）與H₂（g）發(fā)生上述反應(yīng)，下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是ABC．
A．二氧化碳的濃度       B．容器中的壓強(qiáng)
C．氣體的密度           D．CH₃OCH₃與H₂O的物質(zhì)的量之比．

Answer 1

分析 （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(jìn)行計(jì)算；
（2）①根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響分析△H的符號(hào)；
②平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)；
③由圖可知，在700K，起始投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2時(shí)，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為30%，令CO₂、H₂的起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.3mol，根據(jù)方程式可知轉(zhuǎn)化的氫氣為0.9mol，進(jìn)而計(jì)算H₂ 的轉(zhuǎn)化率；
（3）當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體現(xiàn)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度及百分含量都不變，以及由此引起的一些物理量不變，據(jù)此分析解答；

解答 解：（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=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$；
（2）①因?yàn)闇囟仍礁�，CO₂轉(zhuǎn)化率越小，則平衡逆移，所以該反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即△H＜0，故答案為：＜；
②K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；
③由圖可知，在700K，起始投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$=2時(shí)，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為30%，令CO₂、H₂的起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.3mol，根據(jù)方程式可知轉(zhuǎn)化的氫氣為0.9mol，進(jìn)而計(jì)算H₂ 的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.9mol}{2mol}$×100%=45%，
故答案為：45%；
（3）A．二氧化碳的濃度不變，則達(dá)到了平衡，故A選；
B．反應(yīng)前后氣體的系數(shù)和不相等，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變，則達(dá)到了平衡，故B選；
C．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積變化的可逆反應(yīng)，容器的體積不變，但反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體的密度不發(fā)生變化，則達(dá)到了平衡，故C選；
D．任何時(shí)候CH₃OCH₃與H₂O的物質(zhì)的量之比不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D不選；
故答案為：ABC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡計(jì)算、影響平衡的因素分析、平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，主要是圖象的理解應(yīng)用，題目難度中等．