Question

12．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．
（1）①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生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=+41kJ/mol．
（2）將燃燒廢氣中的CO₂轉化為二甲醚的反應原理為：
2CO₂（g）+6H₂（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
①該反應平衡常數表達式為K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$．
②若溫度不變，減小反應投料比[$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]，則K將不變（填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）通過水煤氣合成二甲醚的熱化學方程式如下：
3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-aKJ/mol
該反應在一定條件下的密閉容器中可達到平衡狀態(tài)（曲線1），若在t₀時刻改變一個條件，曲線I變?yōu)榍�線Ⅱ，改變的條件是CD．（填字母編號）
A．升高溫度         B．加入催化劑     C．縮小容器體積  D．增加H₂的濃度     E．分離出二甲醚．

Answer 1

分析 （1）①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
由蓋斯定律可知，①-②得到CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
②K只與溫度有關；
（3）在t₀時刻改變一個條件，曲線I變?yōu)榍�線Ⅱ，達到平衡的時間減少，CO的轉化率增大，結合平衡移動及速率影響因素來解答．

解答 解：（1）①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
由蓋斯定律可知，①-②得到CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=（+131.3kJ•mol^-1）-（+90kJ•mol^-1）=+41kJ/mol，
即熱化學方程式為CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=+41kJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=+41kJ/mol；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，由反應可知K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）{c}^{3}（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$；
②K只與溫度有關，若溫度不變，減小反應投料比[$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]，則K將不變，故答案為：不變；
（3）在t₀時刻改變一個條件，曲線I變?yōu)榍�線Ⅱ，達到平衡的時間減少，CO的轉化率增大，則
A．升高溫度，速率加快，為放熱反應，則平衡逆向移動，CO轉化率減小，故A不選；         
B．加入催化劑，平衡不移動，故B不選；     
C．縮小容器體積，反應速率加快，該反應為氣體體積減小的反應，則平衡正向移動，CO轉化率增大，故C選；
D．增加H₂的濃度，反應速率加快，平衡正向移動，CO轉化率增大，故D選；     
E．分離出二甲醚，平衡正向移動，CO轉化率增大，但反應速率減小，故E不選；
故答案為：CD．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握蓋斯定律應用、K的表達式及影響因素、平衡移動為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意（3）中圖象與平衡移動原理的結合，題目難度不大．