题目内容
碳酸二甲酯(DMC)是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为：TON=转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
（1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=_____。
（2）根据反应温度对TON的影响图（下左图）判断该反应的焓变△H________0（填“>”、“=”或“<”），理由是________________________________。
（3）根据反应时间对TON的影响图（上右图），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10—5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________；计算10 h时，甲醇的转化率：________。
（4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（下图），判断下列说法正确的是___ __。
a. 由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b. 在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
c. 当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
d. 当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降
（15分）
（1）2△H1 — △H2 （3分）
（2）< （2分） 经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热（3分）
（3）1×10-3 mol·L-1·h-1（ 2分） 8.4×10-2 % （2分）
（4）ab（3分）
解析试题分析：
（1）根据反应①CH3OH(l)+1.5O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1，②CO(OCH3)2(l)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) ΔH1，根据盖斯定律有目标反应等于①×2-②，故有ΔH3=2ΔH1-ΔH2
（2）根据图可知，温度升高，平衡逆向移动，故正反应放热ΔH<0；
（3）4h，TON=20，7h，TON=30，ΔTON=10，Δ甲醇=10×0.6×10-5mol=0.6×10-4mol，速率为0.6×10-4mol÷0.01L÷3h=2×10-3 mol·L-1·h-1，10h，转化的甲醇为35×0.6×10-5mol=2.1×10-4mol，转化率为2.1×10-4mol÷0.25mol=8.4×10-2 %
（4）a、正确，b、减少水，使平衡正向移动，正确；cd、TON和转化率不是一样，错误；
考点：考查化学反应速率及化学平衡等相关知识。涉及新信息的获取和解决问题能力。
综合自测系列答案
2SO3(g)，平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图
所示，根据图回答下列问题：
工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
| 化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | ||
| 500 | 700 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
| ②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
| ③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g) | K3 | | | |
请回答下列问题：
（1）反应②是 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3= （用K1、K2表示）。
（3）500℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度（mol·L-1）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时V正 V逆（填“ > ”、“=”或“<”）。
（4）反应①按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是_____________（填序号）。
A．温度：T1＞T2＞T3
B．正反应速率：υ(a)＞υ(c) , υ(b)＞υ(d)
C．平衡常数：K(a)＞K(c) , K(b)=K(d)
D．平均摩尔质量：M(a)＞M(c) , M(b)＞M(d)
水煤气转化反应CO(g)+H2O(g) 
CO2(g)+H2 (g)在一定温度下达到化学平衡状态。
完成下列填空：
（1）写出该反应的平衡常数表达式K=________________。
（2）一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应，下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是 （选填编号）。
a．容器中的压强不变 b．1 mol H－H键断裂的同时断裂2 molH－O键
c．v正(CO) = v逆(H2O) d．c(CO) = c(H2)
（3）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下实验组1和实验组2的数据：
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | H2 | CO | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 3 |
| 2 | 650 | 1 | 2 | 0.8 | 1.2 | 5 |
| 3 | 950 | 1 | 2 | — | — | — |
①由实验组1的数据可知，平衡时CO的转化率为 %。
②由实验组1和2的数据可分析，压强对该可逆反应的影响是 。
③有了实验组1和2的数据，再设计实验组3，其目的是 。
2B(s) + 6HBr(g) 来制取晶体硼。完成下列填空：
N2O3(g) ΔH<0 
C(g)＋D(g)达到平衡后，升高温度容器内气体的密度增大。请回答下列问题：
[15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：
| 反应过程 | 化学方程式 | 焓变△H (kJ/mol) | 活化能Ea (kJ/mol) |
| 甲烷氧化 | CH4(g)＋2O2(g) CO2(g)＋2H2O(g) | －802.6 | 125.6 |
| CH4(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g) | －322.0 | 172.5 | |
| 蒸汽重整 | CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) | 206.2 | 240.1 |
| CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g) | 165.0 | 243.9 |
（1）反应CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)的△H= kJ/mol。（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。
（3）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则反应CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)的KP＝ ；随着温度的升高，该平衡常数 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是 。
A．600℃，0.9Mpa B．700℃，0.9MPa C．800℃，1.5Mpa D．1000℃，1.5MPa
②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始即时）
的变化趋势示意图：
（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是 。