Question

(11分）二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）科学家提出由CO₂制取C的太阳能工艺如图所示。

①若“重整系统”发生的反应中=6，则Fe_xO_y的化学式为______________。

②“热分解系统”中每分解l mol Fe_xO_y，转移电子的物质的量为________。

（2）工业上用CO₂和H₂反应合成二甲醚。已知：

CO₂(g）+3H₂(g）=CH₃OH(g）+H₂O(g）  △H₁=-53.7kJ·mol^-1

CH₃OCH₃(g）+H₂O(g）=2CH₃OH  △H₂=+23.4kJ·mol^-1

则2CO₂(g）+6H₂(g）CH₃OCH₃(g）+3H₂O(g） △H₃=     kJ·mol^-1

①一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____(填代号）。

a．逆反应速率先增大后减小      

b．H₂的转化率增大

c．反应物的体积百分含量减小    

d．容器中的值变小

②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如下图所示。

T₁温度下，将6 mol CO₂和12 mol H₂充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率=____     __；K_A、K_B、K_C三者之间的大小关系为_______ _______。

Answer

(11分）

（1）①Fe3O4 ② 2 mol

（2） -130.8 ①b ② 0.18 mol/（L·min） KA=KC〉KB

【解析】

试题分析：（1）①根据图示以及n(FeO）:n(CO2）=6和质量守恒定律，重整系统中发生的化学反应为CO2+6FeO=C+2Fe3O4，所以FexOy的化学式为Fe3O4

②“热分解系统”中发生反应的化学方程式为2Fe3O4 =6FeO+O2↑转移电子4e－，所以每分解l mol FexOy，转移电子的物质的量为2mol.

（2）根据盖斯定律，一式×2-二式=-53.7kJ·mol-1×2-23.4kJ·mol-1= -130.8 kJ·mol-1；

①a．逆反应速率先增大后减小，说明反应逆向移动，错误；b．H2的转化率增大，说明平衡正向移动，正确；c．若增大生成物的浓度，平衡逆向移动，反应物的体积百分含量减小，错误；d．容器中的n(CO2 ）:n(H2）值变小,无法证明反应的移动方向，错误；答案选b。

②根据图给信息，T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，投料比为2，5 min后反应达到平衡状态，CO2 的转化率为60%，则CO2 反应掉了3.6mol，生成二甲醚1.8mol，则0～5 min内的平均反应速率V (CH3OCH3）=1.8mol÷(2L×5min）= 0.18 mol/（L·min）；根据图给信息，KA与KC的温度相同，所以KA=KC，根据上述分析，该反应为放热反应，从T1到T2，CO2 的转化率降低，说明平衡逆向移动，则改变的条件是升高温度，即T2>T1，对于放热反应，升高温度，K值减小，则KA=KC〉KB。

考点：考查氧化还原反应，盖斯定律的应用，化学反应速率及化学平衡常数等知识。