(16分)Ⅰ.如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2,目前已引起各国普遍重视。(1)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验

(16分)Ⅰ.如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2,目前已引起各国普遍重视。(1)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验

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(16分)Ⅰ.如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2,目前已引起各国普遍重视。
(1)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,在500℃下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 。
实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_____________________;
②图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图,则该反应的正反应是
     热(填“吸”或“放”)反应。
③该反应的平衡常数K     (保留两位小数)。若提高温度到800℃进行,达平衡时,K      (填“增大”、“减小”或“不变”),
④500℃达平衡时,CH3OH的体积分数ω为       
(2)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为:4OH-4e=O2↑+2H2O,则阴极反应式为_________      ____   ___。
Ⅱ.工业上可利用煤的气化产物(CO和H2)合成二甲醚(CH3OCH3),其三步反应如下:
① 2H2 (g)+CO(g)  CH3OH (g)          ΔH=-90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g)  CH3OCH3(g)+H2O(g)    ΔH=-23.5 kJ·mol-1
③ CO(g)+H2O(g)  CO2 (g)+H2(g)       ΔH=-41.3 kJ·mol-1
(3)总合成反应的热化学方程式为__________                          _  
(4)一定条件下的密闭容器中,上述总反应达到平衡时,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。
A.高温高压
B.加入催化剂
C.减少CO2的浓度
D.增加CO的浓度E.分离出二甲醚
(5)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数K = 400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c / mol·L-1
0.44
0.60
0.60
此时,v (正) _____ v (逆) (填“>”、“<”或“=”)。
答案
(16分)

(2)2CO2+2H2O+4e=2CO+4OH (2分)
Ⅱ.(3)3H2(g)+3CO(g)  CH3OCH3(g)+CO2 (g)   ΔH =-246.4 kJ·mol-1(3分)
(4)C E (2分) ;
(5)>(1分)
解析
I(1)①由图分析可得,达到平衡时△c(CH3OH)==△c(CO2)="=" 0.75mol/L,在同一化学反应方程式中,速率之比=变化量之比=化学计量数之比,所以得
②由图2可知,温度升高逆反应速率、正反应速率同时增大,但逆反应速率增大的更快,平衡向逆反应方向移动,即升高温度平衡向逆反应方向(吸热反应方向)移动,固该反应的正反应为放热反应。
③根据化学反应方程式:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始浓度                1       3        0       0
变化浓度                0.75    2.25     0.75     0.75
平衡浓度                0.25    0.75     0.75     0.75

由于该反应的正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,即升高温度k减小;
④500℃达平衡时,CH3OH的体积分数ω
(2)该电化学装置为电解装置,利用总方程式减去阳极电极反应便可得到阴极电极反应:
2CO2+2H2O+4e=2CO+4OH 
Ⅱ.(3)由盖斯定律得总反应热化学方程式为:
3H2(g)+3CO(g)  CH3OCH3(g)+CO2 (g)   ΔH =-246.4 kJ·mol-1
(4)要提高CO的转化率即使化学平衡向正反应方向移动,可采取的措施:C E
(5)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的<K=400,所以反应向正反应方向进行,即v (正)>v (逆)
举一反三
A、B的转化率随其物质的量之比的变化曲线如图所示,该反应可能是

A.  A+BC      B.  3A+2B2C
C.  3A+B2C   D   .A+3BC
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在一定条件下,可逆反应X(g)+2Y(g) 2Z(g)达到平衡时,有50%的Y转化为Z,且X的转化率为25%,则起始时充入容器中的X和Y物质的量之比为
A.2:1B.1:1C.2:3D.3:2

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在一定温度下,向体积恒定为2 L的密闭容器里充入2 mol M和一定量的N,发生如下 反应:M(g)+N(g) E(g)。当反应进行到4min时达到平衡,测得M的浓度为0.2 mol·L-1。下列说法正确的是
A.4 min时,M的转化率为80%
B.4 min时,用M表示的反应速率为0.8 mol·L-1·min-1
C.4 min后,向容器中充入不参与反应的稀有气体,M的物质的量减小
D.2 min时,M的物质的量浓度为0.6 mol·L-1

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右图表示反应X(g) 4Y g)+Z g);△H<0,在某温度时X的浓度随时间变化的曲线,下列有关该反应的描述正确的是(   )
A.第6min后,反应就终止了
B.若降低温度,v正和v逆将以同样倍数减小
C.X的平衡分解率为85%
D.若升高温度,.X的平衡分解率为85%

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(12分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)(△H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:

回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a:b:c为        
(2)A的平均反应速率vI(A)、vII(A)、vIII(A)从大到小排列次序为         
(3) B的平衡转化率aI(B)、aII(B)、aIII(B)中最小的是     ,其值是       
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是                ,采取的措施是                                 
(5)比较第II阶段反应温度(T1)和第III阶段反应速度(T3)的高低:T2  T3
填“>、=、<”判断的理由是                                        
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C).
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