主观题突破4 化学反应原理综合题(Word练习)-【优化指导】2025年高考化学二轮复习高中总复习·第2轮（单选版）

主观题突破四　化学反应原理综合题 1．(2024·北京门头沟区一模)氨是一种重要的化工原料，迄今为止，人类仍然在追求低成本、高产率的合成氨技术。 (1)根据如图所示的能量转换关系，N2、H2合成NH3的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用Fe­TiO2­xHy双催化剂，通过光辐射产生温差。使N≡N在________(填“热Fe”或“冷Ti”，下同)表面断裂，氨在________表面生成，有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。 答案：(1)N2(g)＋H2(g)⥫⥬NH3(g)　ΔH＝－45 kJ/mol (2)热Fe　冷Ti 解析：(1)化学反应的能量变化＝反应过程断裂化学键吸收的能量－形成化学键释放的能量，根据图像分析， mol N2(g)与 mol H2(g)反应生成1 mol NH3(g)的反应热ΔH＝[(473＋654)－(339＋397＋436)]kJ/mol＝－45 kJ/mol，N2、H2合成NH3的热化学方程式为 mol N2(g)＋ mol H2(g)⥫⥬NH3(g)　ΔH＝－45 kJ/mol。 (2)N≡N键能较大，N≡N断裂需要吸收能量，故N≡N断裂在催化剂“热Fe”表面进行，有利于提高速率，而氨气生成是形成N—H的过程会释放能量，在催化剂“冷Ti”表面进行，有利于平衡正移。 2．(2024·福建莆田二模)CH4­CO2干气催化重整制合成气(H2＋CO)是CO2资源化利用的重要研究方向，生产过程需做好积炭的控制。在密闭容器中，该重整体系发生反应 Ⅰ ～Ⅳ。 Ⅰ .CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋247 kJ/mol Ⅱ .CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ/mol Ⅲ .CH4(g)⥫⥬C(s)＋2H2(g)　ΔH3＝＋75 kJ/mol Ⅳ.2CO(g)⥫⥬CO2(g)＋C(s)　ΔH4＝－172.5 kJ/mol 用x表示进料比。回答下列问题： (1)t ℃时，刚性容器中以一定的进料比发生上述四个反应，下列说法正确的是________(填标号)。 A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应 Ⅰ 逆向移动 B．根据混合气体的密度不变可判断重整反应体系已达到平衡状态 C．增大CH4的起始浓度，K( Ⅰ )和K( Ⅱ )同时增大 D．催化剂能降低反应的活化能，增大CH4的平衡转化率 (2)下表列出反应 Ⅱ 中3种化学键的键能： 化学键 C===O H—H O—H 键能/(kJ/mol) 799 436 463 则CO中C≡O的键能为________ kJ/mol。 (3)反应 Ⅰ ～Ⅳ中，ΔH－TΔS随温度的升高而增大的是反应________。 (4)101 kPa的密闭容器中，在进料比x分别为2.0、1.0和0.5下进行催化重整反应，测得平衡时积炭生成量随反应温度的变化如图所示。 ①x＝0.5的曲线是________(填“甲”“乙”或“丙”)。 ②因积炭生成量增加导致反应 Ⅰ 速率显著降低的原因是___________________。 ③x＝1.0，温度低于1 000 ℃，随着温度的升高，积炭生成量减少的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)t ℃、p kPa时，进料比x＝0.5，若催化重整只发生反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ ，达到平衡时气体总物质的量增加了60%，混合气中n(H2O)∶n(CO2)＝5∶6。 ①甲烷的平衡转化率为________。 ②平衡常数K( Ⅱ )＝___________________________________________(列出计算式)。 答案：(1)B (2)1 067 (3)Ⅳ (4)①丙　②积炭使催化剂活性降低　③温度升高，反应 Ⅲ 平衡正移，反应Ⅳ平衡逆移，反应Ⅳ逆移程度更大，所以积炭量减少 (5)①90%　② 解析：(1)恒温恒容时，向其中充入惰性气体，气体的物质的量浓度不变，因此化学平衡不发生移动，A错误；反应体系的体积不变，反应混合物不都是气体，反应 Ⅲ 、Ⅳ中有固体物质生成，气体的质量发生改变，当气体的质量不变时，则气体的密度就不变，可据此判断重整反应体系已达到平衡状态，B正确；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数就不变，C错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡发生移动，因此不能增大CH4的平衡转化率，D错误。 (2)CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ/mol，由于反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差，则ΔH2＝(2×799 kJ/mol＋436 kJ/mol)－[E(C≡O)＋2×463 kJ/mol]＝＋41 kJ/mol，则CO中C≡O的键能E＝1 067 kJ/mol。 (4)①用x表示进料比，在其他条件不变时，增大进料比，相当于增大CH4的浓度，反应 Ⅲ 的平衡正向移动，导致积炭增多，因此x＝0.5时进料比最小，积炭应该最少，故表示该进料比的曲线是丙，曲线乙表示进料比x＝1.0，曲线甲表示进料比x＝2.0。 ②因积炭生成量增加导致反应 Ⅰ 速率显著降低是由于积炭使催化剂活性降低，反应速率减慢。 ③根据①中分析可知曲线乙表示进料比x＝1.0，温度低于1 000 ℃，随着温度的升高，积炭生成量减少的原因是温度升高，反应 Ⅲ 平衡正向移动，反应Ⅳ的化学平衡逆向移动，相对来说，反应Ⅳ逆移程度更大，导致积炭量减少。 (5)①温度为t ℃，压强为p kPa，进料比x＝0.5，若催化重整只发生反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ ，由于反应 Ⅰ 是反应后气体物质的量增加的反应，而反应 Ⅱ 是反应前后气体物质的量不变的反应，因此气体物质的量增加是由于反应 Ⅰ 所致。根据反应 Ⅰ 化学方程式可知每有1 mol CH4气体参加反应，反应后气体物质的量会增加2 mol，假设开始加入CH4的物质的量是1 mol，由于进料比x＝0.5，则开始加入的n(CO2)＝2 mol，反应达到平衡时气体总物质的量增加了60%，增加的物质的量是(1＋2) mol×60%＝1.8 mol，故根据反应转化关系可知反应消耗CH4的物质的量是0.9 mol，故CH4的平衡转化率为×100%＝90%。 ②假设开始时CH4的物质的量是1 mol，反应 Ⅰ 消耗n(CH4)＝n(CO2)＝0.9 mol，反应生成n(CO)＝n(H2)＝1.8 mol，反应达到平衡时n(CH4)＝1 mol－0.9 mol＝0.1 mol，n(CO2)＝2 mol－0.9 mol＝1.1 mol，n(CO)＝n(H2)＝1.8 mol，然后发生反应 Ⅱ ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)，假设反应消耗CO2的物质的量是x mol，则各种物质的物质的量都改变x mol，平衡时n(CO2)＝(1.1－x) mol，n(H2)＝(1.8－x) mol，n(CO)＝(1.8＋x) mol，n(H2O)＝x mol，由于此时混合气体中＝，则＝，故x＝0.5，则平衡时n(CO2)＝(1.1－x) mol＝(1.1－0.5) mol＝0.6 mol，n(H2)＝(1.8－0.5) mol＝1.3 mol，n(CO)＝(1.8＋0.5) mol＝2.3 mol，n(H2O)＝0.5 mol，假设容器的容积为V L，则反应 Ⅱ 的化学平衡常数K( Ⅱ )＝＝＝。 3．(2024·江西九江二模)CO2与H2反应合成HCOOH，是实现“碳中和”的有效途径。回答下列问题： (1)HCOOH中碳原子的杂化类型为________。 (2)已知： CO2(g)＋H2(g)⥫⥬HCOOH(g)的ΔH＝________________。 (3)在催化作用下，温度为T1 ℃时，将一定量CO2和H2充入密闭容器中发生如下反应： 主反应 Ⅰ ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬HCOOH(g)　K＝α 副反应 Ⅱ ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ/mol。 ①下图是不同催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理，并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量，如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)。 电化学还原CO2生产HCOOH，使用________作催化剂较优。 ②实验测得反应 Ⅰ ：v正＝k正c(CO2)c(H2)，v逆＝k逆c(HCOOH)，k正、k逆为速率常数。温度为T2 ℃时，k正＝0.8αk逆，则T2 ℃________T1 ℃(填“大于”“小于”“等于”)，判断依据是______________________________________。 ③实验测得平衡时CO2的转化率及HCOOH和CO的选择性(产物的选择性：生成的HCOOH或CO与转化的CO2的比值)随温度变化如图所示。 曲线b表示________，200 ℃～360 ℃，升高温度曲线b对应纵坐标值减小的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 240 ℃时，平衡体系中氢气的分压为p0 kPa，主反应 Ⅰ 的Kp＝________(kPa)－1(用x、y、p0表示)。 答案：(1)sp2 (2)－31.4 kJ/mol (3)①BiIn　②大于　K(T2 ℃)＝0.8α<K(T1 ℃)，该反应ΔH<0，温度越高，K越小　③CO2的转化率　升高温度，反应 Ⅰ 逆向移动程度大于反应 Ⅱ 正向移动程度　 解析：(3)①由图可知BiIn作催化剂较优，它对应的反应历程活化能最小，化学反应速率最快； ②K(T2 ℃)＝0.8α<K(T1 ℃)，该反应ΔH<0，温度越高，K越小，因此T2＞T1。 ③温度相同时，CO和HCOOH的选择性相加为1，同时主反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，HCOOH选择性下降，即曲线a为HCOOH的选择性，曲线c为CO的选择性，曲线b为CO2转化率；200～360 ℃，升高温度曲线b对应纵坐标值减小，是因为反应 Ⅰ 逆向移动程度大于反应 Ⅱ 正向移动程度；由图可知240 ℃时，CO2转化率为y，CO的选择性为x，则HCOOH的选择性为1－x，设投入的CO2物质的量为a mol，列出“三段式”： 平衡时，n(CO2)＝[a(1－y)] mol，n(HCOOH)＝[ay(1－x)] mol，设总物质的量为n总，总压强为p总，可得Kp＝＝。 4．(2024·广东韶关二模)H2O2俗称双氧水，是常用的绿色氧化剂，在生产和生活中发挥重要的作用。 (1)富勒烯C60颗粒对H2O2液相氧化：SO2具有明显的促进效果，该反应机理和能量变化如图1所示： ①H2O2液相氧化SO2生成H2SO4的热化学方程式为_____________________________。 ②图示历程包含________个基元反应，写出决速步骤的化学方程式：________________。 ③C60间的作用力是______________________________________________。 (2) H2O2可用于工业源氮氧化物(NOx)的催化氧化，H2O2去除NO的反应存在平衡： (ⅰ)H2O2(aq)＋NO(g)⥫⥬NO2(g)＋H2O(l) (ⅱ)2NO2(g)＋H2O2(aq)⥫⥬2HNO3(aq) (ⅲ)2H2O2(aq)＋2NO(g)⥫⥬HNO2(aq)＋HNO3(aq)＋H2O(l) (ⅳ)HNO2(aq)＋H2O2(aq)⥫⥬HNO3(aq)＋H2O(l) ①上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有________(填标号)。 A．其他条件不变时，温度越高，NO的转化率越大 B．加入催化剂，c(HNO3)与c(HNO2)比值保持不变 C．恒温恒压下，充入Ar，平衡(ⅰ)、(ⅱ)向正反应方向移动 D．增大H2O2浓度，反应(ⅰ)、(ⅱ)、(ⅲ)、(ⅳ)正反应速率都增加 ②一定范围内，催化剂光热协同辅助H2O2降解NO去除率变化如图2所示，NO去除率最佳的反应条件为_________________________________________________________。 (3)过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)又称固体过氧化氢，是碳酸钠和过氧化氢的加成复合物。将2Na2CO3·3H2O2置入真空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： 2Na2CO3·3H2O2(s)⥫⥬2Na2CO3(s)＋3H2O(g)＋O2(g)。平衡时pO2­T－1的关系如图3所示。a点时，该反应的平衡总压＝________kPa，平衡常数Kp＝________(kPa)(列出算式)，Kp随温度升高而________(填“增大”“减少”或“不变”)。 答案：(1)①H2O2(aq)＋SO2(g)===H2SO4(aq)　ΔH＝－98.72 kJ/mol ②3　HO*＋HOSO===H2SO4　③分子间作用力(或范德华力) (2)①BD　②110 ℃，5%H2O2 (3)12　4.0×8.03　增大 解析：(1)①从始态和终态看，H2O2液相氧化SO2生成1 mol H2SO4，放热98.72 kJ，则热化学方程式为H2O2(aq)＋SO2(g)===H2SO4(aq)　ΔH＝－98.72 kJ/mol。②从图1中可以看出，图示历程包含3个基元反应，其中第三个反应的活化能最大，反应速率最慢，为决速步骤，化学方程式为HO*＋HOSO===H2SO4。③C60为单质分子，不能形成分子间氢键，则作用力是分子间作用力(或范德华力)。 (3)从图3中可以看出，a点时，pO2＝4.0 kPa，则pH2O(g)＝8.0 kPa，该反应的平衡总压＝4.0 kPa＋8.0 kPa＝12.0 kPa，平衡常数Kp＝p3H2O·pO2＝(4.0 kPa)×(8.0 kPa)3＝4.0×8.03(kPa)。升高温度，pO2增大，则Kp随温度升高而增大。 5．(2024·河北沧州二模)二甲醚(DME)作为一种新兴的基本有机化工原料，在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途，其制备方法有CO氢化法、CO2氢化法、CO2电化法等。回答下列问题： (1)CO氢化法所涉及的反应如下： 反应ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.01 kJ/mol； 反应ⅱ.2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－24.52 kJ/mol； 反应ⅲ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋41.17 kJ/mol。 ①反应ⅳ：2CO(g)＋4H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝________ kJ/mol，利于该反应正向自发进行的条件是________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。 ②将2.0 mol CO(g)和4.0 mol H2(g)充入密闭容器中仅发生反应 ⅳ，平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数与压强和温度的关系如图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是________(填标号)。 A．p3>p2，T3>T2 B．p2>p3，T1>T3 C．p3>p4，T4>T2 D．p1>p4，T2>T3 (2)在某温度及压强为p MPa条件下，在密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO(g)、H2(g)，发生反应4H2(g)＋2CO(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)，平衡时H2的转化率为50%。 ①达平衡时，p(H2)＝________ MPa。 ②该温度下，平衡常数Kp＝________ MPa－4(以平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 (3)CO2氢化法反应原理为反应ⅴ∶2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH<0。在一定压强、CO2和H2的起始投料比一定的条件下，发生反应ⅲ、反应ⅴ，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。 ①CH3OCH3的选择性＝×100%，其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线________(填“x”或“y”)。 ②温度高于300 ℃时，曲线y随温度升高而升高的原因是_________________________。 ③为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为________(填标号)。 a．低温、低压 b．高温、高压 c．高温、低压 d．低温、高压 (4)CO2电化法工作原理如图所示，阴极电极反应式为__________________________， 电解过程中右池溶液的质量________(填“增大”“减少”或“不变”)。 答案：(1)①－204.88　低温　②BD (2)①　② (3)①x　②温度高于300 ℃时，反应ⅲ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，消耗CO2的量大于反应ⅴ平衡逆向移动生成CO2的量　③d (4)2CO2＋12H＋＋12e－===CH3OCH3＋3H2O　减少 解析：(1)依据盖斯定律 ⅰ×2＋ⅱ－ⅲ×2得到反应ⅳ：2CO(g)＋4H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.88 kJ/mol，由于正反应是放热的熵变减小的反应，依据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知，利于该反应正向自发进行的条件是低温。②正反应是放热反应，压强相同时升高温度平衡逆向进行，二甲醚的物质的量分数减小，因此T1>T2>T3>T4。正反应体积减小，温度相同时，增大压强平衡正向进行，二甲醚的物质的量分数增大，因此p1>p2>p3>p4。 (2)①设起始H2为4 mol，依据“三段式”可知： 达平衡时p(H2)＝×p MPa＝ MPa。 ②该温度下，平衡常数Kp＝＝ MPa－4。 (3)①升高温度反应ⅲ平衡正向进行，反应ⅴ平衡逆向进行，CH3OCH3的选择性减小，故表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线x。②温度高于300 ℃时，由于反应ⅲ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，消耗CO2的量大于反应ⅴ平衡逆向移动生成CO2的量，故温度高于300 ℃时，曲线y随温度升高而升高。 ③升高温度反应ⅲ平衡正向进行，反应ⅴ平衡逆向进行，其中反应ⅲ反应前后体积不变，反应ⅴ体积减小，为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为低温、高压，d正确。 (4)CO2得到电子转化为二甲醚，阴极电极反应为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3OCH3＋3H2O，右侧电极是阳极，水电离出的氢氧根离子放电，产生氧气，同时溶液中氢离子通过阳离子交换膜移向左池，所以电解过程中右池溶液的质量减少。 6．(2024·湖南岳阳二模)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应如下： Ⅰ .C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)　ΔH1 Ⅱ .CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 Ⅲ .CaCO3(s)⥫⥬CaO(s)＋CO2(g)　ΔH3 Ⅳ.C(s)＋O2(g)⥫⥬CO2(g)　ΔH4 (1)已知反应 Ⅱ 的ΔH2＝＋41.0 kJ/mol，C===O、O—H、H—H的键能分别为803 kJ/mol、464 kJ/mol、436 kJ/mol，则CO中碳氧键的键能为________kJ/mol。 (2)绝热条件下，将H2、CO2以体积比2∶1充入恒容密闭容器中，若只发生反应 Ⅱ ，下列可作为反应 Ⅱ 达到平衡的判据是________。 A．c(CO)与c(H2O)比值不变 B．容器内气体密度不变 C．容器内气体压强不变 D．不变 (3)反应 Ⅱ CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)的速率方程为v正＝k正c(CO2)·c(H2)，v逆＝k逆c(CO)·c(H2O)。(k正、k逆为速率常数，与温度、催化剂、接触面积有关，与浓度无关)。净反应速率(Δv)等于正、逆反应速率之差。平衡时，Δv(500 K)________Δv(550 K)(填“>”“<”或“＝”)。 (4)对于反应 Ⅲ ，若平衡时保持温度不变，再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，则平衡移动方向为________(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)；当重新平衡后，CO2浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (5)一定条件下，CO2与H2反应可合成CH2===CH2， 2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH2===CH2(g)＋4H2O(g)，该反应分两步进行： ⅰ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH1 ⅱ.2CO(g)＋4H2(g)⥫⥬CH2===CH2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 T ℃，压强恒定为100 kPa时，将n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的混合气体和催化剂投入反应器中，达平衡时，部分组分的物质的量分数如表所示。 组分 H2 CO CH2===CH2 物质的量分数/% CO2的平衡转化率为________，反应ⅰ的平衡常数Kp＝________(Kp是以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 答案：(1)1 073.0　(2)CD (3)＝　(4)向左移动　不变 (5)90%　3.4 解析：(1)CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)的ΔH2＝＋41.0 kJ/mol，C===O、O—H、H—H的键能分别为803 kJ/mol、464 kJ/mol、436 kJ/mol，则有2E(C===O)＋E(H—H)－E(C≡O)－2E(H—O)＝2×803 kJ/mol＋436 kJ/mol－E(C≡O)－2×464 kJ/mol＝＋41 kJ/mol，解得：E(C≡O)＝1 073.0 kJ/mol，即CO中碳氧键的键能为1 073.0 kJ/mol。 (3)化学平衡的本质特征为正、逆反应速率相等，即任何平衡状态下，净反应速率(Δv)等于正、逆反应速率之差，均为0，故有平衡时，Δv(500 K)＝Δv(550 K)。 (4)对于反应CaCO3(s)⥫⥬CaO(s)＋CO2(g)，若平衡时保持温度不变，再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，则增大生成物浓度，化学平衡移动方向为向逆反应方向即向左移动；根据平衡常数K＝c(CO2)仅仅是温度的函数可知，当重新平衡后，CO2浓度不变。 (5)令CO2的初始物质的量为1 mol，H2的初始物质的量为3 mol，设平衡时CO2为x mol，CO为y mol，H2O(g)为z mol，则平衡时气体的总物质的量为＝×100y mol，平衡时H2的物质的量为×100y mol×%＝5y mol，平衡时CH2===CH2的物质的量为×100y mol×%＝4y mol，由碳原子守恒：x＋y＋8y＝1；由氧原子守恒：2x＋y＋z＝2；由氢原子守恒：2z＋10y＋16y＝6；联立解得x＝0.1，y＝0.1，z＝1.7；CO2的平衡转化率为×100%＝90%，CO2、H2O的物质的量分数为%、%，反应ⅰ的平衡常数Kp＝＝＝3.4。 7．(2024·辽宁葫芦岛一模)利用CO2催化加氢制二甲醚(CH3OCH3)过程中发生的化学反应为： 反应 Ⅰ ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH1>0 反应 Ⅱ ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 反应 Ⅲ ：2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3<0 回答下列问题： (1)反应 Ⅱ 的速率方程为v正＝k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆＝k逆·p(CH3OH)·p(H2O)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，p为各组分的分压。在密闭容器中按一定比例充入H2和CO2，体系中各反应均达到化学平衡。向平衡体系中加入高效催化剂，将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；增大体系压强， 的值将________。 (2)在一定条件下，保持体积恒定，向同一密闭容器中按＝3投料进行上述反应，CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡体积分数随温度变化如图所示： 图中表示CO的平衡体积分数随温度变化的曲线为________(填“X”或“Y”)，温度从553 K上升至573 K，CO2的平衡转化率变化的原因是______________________________________，能同时提高CH3OCH3的平衡体积分数和CO2的平衡转化率的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)一定温度下，向体积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应，反应经10 min达平衡，CO2的平衡转化率为30%，容器中CO(g)为0.05 mol，CH3OH(g)为0.05 mol。前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为________mol/(L·min)。继续向容器中加入0.05 mol CH3OH(g)和x mol H2O(g)，若此时反应 Ⅲ 逆向进行，则x的最小值为________。 (4)CO2催化加氢制二甲醚的副产物CO和CH3OH均可作为燃料电池的燃料，则两种燃料比能量的大小之比为________(比能量：单位质量所能输出电能的多少)。 答案：(1)不变　不变 (2)Y　553 K到573 K，主要发生反应 Ⅰ ，反应 Ⅰ 的正反应吸热，温度升高，CO2的平衡转化率升高　增大压强或在553 K以下降温 (3)0.01　1.2 (4)(或) 解析：(1)达到平衡时，正、逆反应速率相等，加入催化剂同倍数改变正、逆速率，故将不变；k正、k逆为速率常数，只与温度有关，则增大体系压强，的值将不变。 (2)随着温度的升高，反应 Ⅰ 平衡正向移动，故CO平衡体积分数增大，对应曲线Y；553 K到573 K，主要发生反应 Ⅰ ，反应 Ⅰ 的正反应吸热，温度升高，CO2的平衡转化率升高；反应 Ⅱ 为气体分子数减小的反应，再结合反应 Ⅲ 可知提高二甲醚的体积分数和CO2平衡转化率，可采用增大压强的措施，因为增大压强，反应 Ⅱ 、 Ⅲ 平衡均正向移动；反应 Ⅱ 和 Ⅲ 均为放热反应，根据图像可知在553 K以下降温可提高CO2平衡转化率，同时增大二甲醚的体积分数。 (3)转化的CO2物质的量n(CO2)＝1 mol×30%＝0.3 mol，平衡时CO物质的量为0.05 mol，说明通过反应 Ⅰ 转化的CO2为0.05 mol, 则通过反应 Ⅱ 转化的CO2为0.25 mol，故反应 Ⅱ 生成CH3OH为0.25 mol，又平衡时CH3OH为0.05 mol，说明有0.2 mol CH3OH通过反应 Ⅲ 转化为CH3OCH3，列出“三段式”： 前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为0.01 mol/(L·min)； 反应 Ⅲ Kc＝＝＝16；再加入0.05 mol CH3OH、x mol H2O后，反应 Ⅲ 逆向进行，则Q＝＝＞K＝16，求得x＞1.2。 (4)CO和CH3OH作为燃料电池的燃料均被氧化生成CO2，设CO和CH3OH各1 g，计算转移电子的量： 可知CO和CH3OH比能量的大小之比为∶＝8∶21。 学科网（北京）股份有限公司 $$