Question

（15分）“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。

（1）已知：① CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)    ΔH＝－41 kJ·mol^－1

② C(s)+2H₂(g)CH₄(g)      ΔH＝－73 kJ·mol^－1

③ 2CO(g)C(s)+CO₂(g)      ΔH＝－171 kJ·mol^－1

写出CO₂与H₂反应生成CH₄和H₂O(g)的热化学方程式                   。

（2）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(g)

已知一定条件下，该反应中CO₂的平衡转化率随温度、投料比[n(H₂)/n(CO₂)]的变化曲线如下左图：

①在其他条件不变时，请在上图中画出平衡时CH₃OCH₃的体积分数随投料比[n(H₂)/n(CO₂)]变化的曲线图。

②某温度下，将2.0 mol CO₂(g)和6.0 mol H₂(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH₃OCH₃(g)的物质的量分数变化情况如下图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是           。

A. P₃>P₂，T₃>T₂              B. P₁>P₃，T₁>T₃ 

C. P₂>P₄，T₄>T₂             D. P₁>P₄，T₂>T₃

（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的CO和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的平衡常数的表达式为：

该反应的正反应方向是         反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的浓度均为0.020 mol·L^-1，在该条件下CO的平衡转化率为       。

Answer

（1）CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝－162 kJ·mol－1（2分）

（2）① （3分） ② B D（4分）

（3）K= （2分） 放热（2分） 75%（2分）

【解析】

试题分析： 由盖斯定律可确定：经②+③－①×2写出热化学方程式：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH＝－162 kJ·mol－1；由方程式可知，投料比为3时，两者的转化率相同，二甲醚的体积分数最大，不难确定图像，因为制取方程式为气体体积减小的反应，所以压强越大产物的含量越大，由上述左图可知反应为放热过程，所以温度越低，有利于反应的进行，所以下图中正确选项为BD；（3）由化学平衡常数随温度升高而减小，确定反应为放热过程，结合“三段式”计算得500℃时CO的平衡转化率为75%。

考点： 盖斯定律、化学平衡图像、化学平衡常数及应用、转化率的计算。