Question

二甲醚是重要的有机中间体，利用二氧化碳加氢合成二甲醚能变废为宝，且可替代汽油作为新型清洁燃料。常温常压下，二氧化碳加氢可选择性生成二甲醚或一氧化碳：

①CO₂ (g)＋3H₂(g)＝CH₃OH(l)＋H₂O(l)   ΔH₁＝－55.7 kJ/mol

②2CH₃OH(l) ＝CH₃OCH₃(g)＋H₂O (l)  ΔH₂＝－23.4 kJ/mol

③CO₂ (g)＋H₂(g) ＝CO(g) + H₂O (l)   ΔH₃

④H₂O (l) = H₂O (g)   ΔH₄＝+ 44.0 kJ/mol

（1）已知反应CO₂ (g)＋H₂(g) ＝CO(g) + H₂O (g)  ΔH，中相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	CO	H-O	C-H	C=O
E/(kJ·mol^-1)	436	1076	465	413	745

由此计算ΔH=______________，则ΔH₃ =________________。

（2）CO₂(g)加氢转化为CH₃OCH₃(g)和H₂O(l)的热化学方程式是_______________________。

（3）合成二甲醚往往选用硅铝混合物作催化剂，硅铝比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如下图所示，图中A点和B点的平衡常数比较：

K_A________K_B（填“>、=、<”）。根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：___________________。

（4）常温常压下，向一个2.00 L的密闭恒容容器中加入等量2.00 mol二氧化碳和氢气，平衡时二甲醚的浓度为0.150 mol/L，计算此时二氧化碳的转化率及该反应的平衡常数，要求写出计算过程（计算结果保留3位有效数字）。

Answer

（1）-80kJ/mol-124kJ/mol；（2）2CO2(g)+6H2(g) =CH3OCH3(g)+3H2O(l) △H ＝－134.8kJ/mol

（3）=、a.温度越高，二甲醚的选择性越大；b.低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小。（4）转化率=30.0%；。

【解析】

试题分析：（1）化学反应的反应热就是断键吸热与成键放热的差值，所以根据化学键的键能可知CO2 (g)＋H2(g) ＝CO(g) + H2O (g) ΔH=(745×2+436)-( 1076+465×2)kJ/mol=-80kJ/mol；③+④整理可得CO2 (g)＋H2(g) ＝CO(g) + H2O (g) △H=ΔH3+ΔH4；ΔH3=△H-ΔH4=-80kJ/mol-44.0 kJ/mol= -124kJ/mol；（2）①×2+②，整理可得2CO2(g)+6H2(g) =CH3OCH3(g)+3H2O(l) △H ＝－134.8kJ/mol；（3）由于A、B在同一温度线上，所以二者的化学平衡常数相同；根据以上两条曲线，可看出温度与化学平衡常数的变化规律是a.温度越高，二甲醚的选择性越大；b.低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小。（4）起始状态c(H2) = c(CO2)=2.00 mol2.00 L = 1.00 mol/L

2CO2(g)+ 6H2(g)= CH3OCH3(g)+3H2O(l)

c(起始)/mol/L 1.00 1.00 0 0

c(转化)/mol/L 0.300 0.900 0.150 0.450

c(平衡)/mol/L 0.700 0.100 0.150 0.450

CO2的转化率=0.300 mol/L1.00 mol/L×100%=30.0%

考点：考查键能与反应热的关系、热化学方程式的书写、温度与化学平衡常数的关系变化规律、化学平衡常数的计算的知识。