降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2.已引起了全世界的普遍重视．(1)CO2加氢合成DME是解决能源危机的研究方向之一．①2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.4kJ•mol-1．某温度下.将2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中.反应到达平衡时.改变压强和� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

4．降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，已引起了全世界的普遍重视．
（1）CO₂加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一．
①2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.4kJ•mol^-1．

   某温度下，将2.0molCO₂（g）和6.0molH₂（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时、改变压强和温度，平衡体系中CH₃OCH₃（g）的物质分数变化情况如图所示，则p₁＞p₂（填“＞”“＜”或“=”，下同）．
若T₁、P₁，T₃、P₃时平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁＜K₃，T₁、P₁时H₂的平衡转化率为57.14%．
②在恒容密闭容器里按体积比为1：3充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列能说明平衡一定向逆反应方向移动的是C（填序号）．
A．反应物的浓度增大
B．混合气体的密度减小
C．正反应速率小于逆反应速率
D．氢气的转化率减小
（2）碳酸氢钠溶液加水稀释，c（CO₃^2-）/c（HCO₃^-）减小（填“增大”“不变”或“减小”）．向0.1mol•L^-1的碳酸钠溶液中通入CO₂气体，当溶液呈中性时，c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）（填“＞”“＜”或“=”），2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）=0.2mol•L^-1（不考滤溶液体积的变化）．
（3）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难容物质，其K_甲=2.8×10^-9．CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-3mol•L^-1，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为5.6×10^-5mol•L^-1．

分析（1）①由图可知，温度一定时，平衡时二甲醚的物质的量分数：P₁＞P₂＞P₃＞P₄，而该反应正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，二甲醚的物质的量分数增大，根据三行式结合转化率等于变化量和初始量的比值来计算；
②A、反应物的浓度增大，平衡可以向正反应方向移动；
B、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体的质量和容积始终是不变的；
C、正反应速率小于逆反应速率，平衡一定向逆反应方向移动；
D、氢气的转化率减小，但平衡不一定向逆反应方向移动；
（2）一定温度下，碳酸氢钠溶液中的电离常数K只受温度的影响，溶液显示碱性，稀释后碱性减弱；根据溶液中的电荷守恒确定离子浓度之间的大小关系；
（3）根据沉淀溶解平衡中Ksp表达式进行计算即可．

解答解：（1）①相同温度下，p₁时CH₃OCH₃物质的量分数大于p₃时CH₃OCH₃物质的量分数，根据化学方程式，加压平衡向右移动，所以p₁＞p₃．T₃时CH₃OCH₃物质的量分数大于T₁时CH₃OCH₃物质的量分数，因为该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以T₁＞T₃，所以K₁＜K₃；根据“三段式”进行计算，设生成的CH₃OCH₃的物质的量为x，则
                       2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
起始物质的量（mol）   2            6      0            0
转化物质的量（mol）   2x            6x      x            3x
平衡物质的量（mol） 2-2x          6-6x      x            3x
则$\frac{x}{8-4x}$=0.1，解得x=0.5714，H₂的平衡转化率=$\frac{6x}{6}$×100%=57.14%，故答案为：＞；＜；57.14%；
②A、反应物的浓度增大，平衡可以向正反应方向移动，如缩小容器体积，A错误；
B、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体的质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度始终不变，B错误；
C、正反应速率小于逆反应速率，平衡一定向逆反应方向移动，C正确；
D、氢气的转化率减小，但平衡不一定向逆反应方向移动，例如通入氢气，氢气的转化率也较低，D错误．
故选C．
（2）一定温度下，碳酸氢钠溶液中的电离常数K并不因为稀释而改变，而稀释过程中溶液的碱性减弱，c（H⁺）增大，故比值减小；因为Na₂CO₃和NaHCO₃溶液呈碱性，所以当溶渡呈中性时，CO₂过量，溶液的溶质为NaHCO₃和H₂CO₃，所以c（HCO₃?）＞c（CO₃²?），根据电荷守恒可得2c（CO₃²?）+c（HCO₃?）=c（Na⁺）=0.2 mo1/L．
故答案为：减小；＞；0.2；
（3）假设生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为x，由于溶液等体积混合时各种物质的浓度都减小一半，所以 $\frac{x}{2}$×（2×10^-4mo1/L×$\frac{1}{2}$=2.8×10^-9，x=5.6×10^-5mol/L，
故答案为：5.6×10^-5．

点评本题综合考查学生有关化学平衡的计算、平衡状态的判断、化学平衡移动原理等知识，属于综合知识的考查，难度中等．

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