Question

Ⅰ.能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。

已知：C（s）＋O₂（g）===CO₂（g）　ΔH₁＝－393.5 kJ·mol^－1

H₂（g）＋ O₂（g）===H₂O（g）　ΔH₂＝－241.8 kJ·mol^－1

CO（g）＋O₂（g）===CO₂（g）　ΔH₃＝－283.0 kJ·mol^－1

则煤气化主要反应C（s）＋H₂O（g）=CO（g）＋H₂（g）的ΔH＝____________________。

Ⅱ.为了减少CO的排放，某环境研究小组以CO和H₂为原料合成清洁能源二甲醚（DME），反应如下：4H₂（g）＋2CO（g）CH₃OCH₃（g）＋H₂O（g）　ΔH＝－198 kJ·mol^－1。

（1）如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________（填曲线标记字母），其判断理由是____________。

（2）在一定温度下，向2.0 L固定容积的密闭容器中充入2 mol H₂和1 mol CO，经过一段时间后，反应4H₂（g）＋2CO（g）CH₃OCH₃（g）＋H₂O（g）达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表：

时间/min	0	20	40	80	100
n（H2）/mol	2.0	1.4	0.85	0.4	—
n（CO）/mol	1.0	—	0.425	0.2	0.2
n（CH3OCH3）/mol	0	0.15	—	—	0.4
n（H2O）/mol	0	0.15	0.2875	0.4	0.4

①0～20 min的平均反应速率v（CO）＝__________________mol·L^－1·min^－1；

②达到平衡时，H₂的转化率为__________________；

③在上述温度下，该反应的平衡常数K＝______________________；

④能表明该反应达到平衡状态的是________（填序号）；

A CO的转化率等于H₂O的产率        B 混合气体的平均相对分子质量不变

C v（CO）与v（H₂）的比值不变          D 混合气体的密度不变

⑤在上述温度下，向平衡后的2 L容器中再充入0.4 mol H₂和0.4 mol CH₃OCH₃（g），则化学平衡________移动（填“向左”“向右”或“不”）。

Answer

＋131.3 kJ·mol－1 a 正反应放热，温度升高平衡常数减小 0.0075 80% 2500 B 向右

【解析】

Ⅰ.根据盖斯定律计算；

Ⅱ. （1）4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH＝－198 kJ·mol－1，升高温度平衡逆向移动；

（2）①v（CO）＝Δc（CO）/Δt；

②H2的平衡转化率=氢气浓度的变化量/初始量×100%；

③；

④根据平衡标志判断；

⑤根据Q与K的关系判断平衡移动方向。

Ⅰ.①C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

②H2（g）＋ O2（g）===H2O（g） ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1

③CO（g）＋O2（g）===CO2（g） ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1

根据盖斯定律，①―②―③得C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）的ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。

Ⅱ. （1）4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH＝－198 kJ·mol－1，升高温度平衡逆向移动，K值减小，能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a；

（2）①在0～20 min内Δn（CO）＝Δn（H2）/2＝0.5×（2.0 mol－1.4 mol）＝0.3 mol，v（CO）＝Δc（CO）/Δt＝0.15mol/L÷20 min＝0.0075 mol·L－1·min－1。

②平衡时，Δn（H2）＝2.0 mol－0.4 mol＝1.6 mol，则转化率α（H2）＝1.6mol/2mol×100%＝80%。

③根据化学反应：

4H2（g）＋2CO（g）＝CH3OCH3（g）＋H2O（g）

起始浓度（mol/L） 1.0 0.5 0 0

转化浓度（mol/L） 0.8 0.4 0.2 0.2

平衡浓度（mol/L） 0.2 0.1 0.2 0.2

K＝＝2500。

④A、CO的转化率和H2O的产率表示的都是正反应方向，不能说明v正＝v逆，A项错误；

B、混合气体的平均相对分子质量＝m/n，在反应过程中气体的总质量不变、总物质的量是变量，则平均相对分子质量是变量，若平均相对分子质量不变说明反应已达到平衡，B项正确；

C、v（CO）与v（H2）的比值不变，不能说明v正＝v逆，故不能表明该反应达到平衡状态，C项错误；

D、混合气体的密度ρ＝m/V，因为混合气体总质量不变，容器容积V不变，故密度始终不变，D项错误。

⑤Qc＝＝312.5＜2500，化学平衡向右移动。