Question

【題目】甲醇（沸點(diǎn)：64.7oC）是一種清潔能源，制取甲醇的成熟的方法有很多，利用CO2和H2甲醇制甲醇的反應(yīng)方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.4kJ/mol
Ⅰ．一定條件下，向容積為2L恒容密閉容器中充入1.2mol CO2（g）和2.8mol H2（g），在不同溫度下達(dá)平衡時(shí)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)變化曲線如圖1所示．
（1）保持T1恒溫下，從開(kāi)始到平衡所需時(shí)間為10分鐘．測(cè)定平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為P1MPa．
①開(kāi)始到平衡的平均反應(yīng)速率v（CO2）=mol/（Lmin）
②該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
（2）使上述反應(yīng)在T2（T1＜T2）的恒溫下進(jìn)行并達(dá)平衡．測(cè)定到平衡所需是為t2分鐘，平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為P2 MPa．則t210；P2P1（填＞、＜或=）
Ⅱ．某研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究不同的氫碳比[n（H2）/n（CO2）]對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響．
向容積為2L的恒溫恒容密閉容器，把總物質(zhì)的量為4mol的H2 （g）和CO2 （g）以不同的氫碳比[n（H2）/n（CO2）]開(kāi)始進(jìn)行反應(yīng)，分別達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)定剩余CH3OH的濃度以計(jì)算CO2（g）或H2（g）的轉(zhuǎn)化率．
（3）圖2畫(huà)出了CO2（g）轉(zhuǎn)化率的變化曲線，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出H2（g）的轉(zhuǎn)化率的變化曲線（以A為起點(diǎn)），并作相應(yīng)的標(biāo)注 ．

Ⅲ．利用利用CO2和H2也可以制取另一種重要的有機(jī)溶劑甲醚CH3OCH3 ．
已知2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣25．kJ/mol寫(xiě)出利用CO2和H2制取甲醚的熱化學(xué)方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）0.04；100（mol/L）﹣2
（2）＜；＞
（3）；2CO2（g）+6H2（g）=CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H=﹣123.8kJ/mol
【解析】解：Ⅰ．（1）一定條件下，向容積為2L恒容密閉容器中充入1.2mol CO2（g）和2.8mol H2（g），在不同溫度下達(dá)平衡時(shí)，保持T1恒溫下，從開(kāi)始到平衡所需時(shí)間為10分鐘．CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為33.3%即為 ，設(shè)反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量濃度為x，

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始量（mol/L）	0.6	1.4	0	0
變化量（mol/L）	X	3x	X	X
平衡量（mol/L）	0.6-x	1.4-3x	x	X

=
x=0.4mol/L①開(kāi)始到平衡的平均反應(yīng)速率v（CO2）= =0.04mol/（Lmin），所以答案是：0.04；②該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K= =100（mol/L）﹣2 ， 所以答案是：100（mol/L）﹣2；（2）保持T1恒溫下，從開(kāi)始到平衡所需時(shí)間為10分鐘．測(cè)定平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為P1MPa，使上述反應(yīng)在T2（T1＜T2）的恒溫下進(jìn)行并達(dá)平衡．測(cè)定到平衡所需是為t2分鐘，平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為P2 MPa，溫度升高反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短，t2＜10，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行氣體物質(zhì)的量增大氣體壓強(qiáng)增大，
P2＞P1 ，
所以答案是：＜；＞；（3）CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.4kJ/mol，反應(yīng)物質(zhì)以不同的氫碳比 反應(yīng)，當(dāng)比值越二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越大，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，比值為3時(shí)和反應(yīng)比相同，二者轉(zhuǎn)化率相同，據(jù)此畫(huà)出氫氣轉(zhuǎn)化率變化曲線為：

所以答案是： ；
Ⅲ．已知①2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣25．kJ/mol，②CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.4kJ/mol
蓋斯定律計(jì)算得到：②×2+①得到：2CO2（g）+6H2（g）=CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H=﹣123.8 kJ/mol
所以答案是：2CO2（g）+6H2（g）=CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H=﹣123.8 kJ/mol．