Question

【題目】“低碳循環”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中的的含量及有效地開發利用，也正成為科學家研究的主要課題。利用直接加氫合成二甲醚包括以下三個相互聯系的反應。

I甲醇的合成

II甲醇脫水

Ⅲ逆水汽變換

已知：相關物質變化的焓變示意圖如下：

（1）請寫出直接加氫合成二甲醚的熱化學方程式：________________。

（2）保持恒溫恒容的條件，當a充入、b充入，在其他條件不變時，請在下圖中分別畫出平衡時的體積分數隨投料比變化的曲線圖，請用a、b標注曲線圖。_________

（3）在恒容密閉容器里按體積比為充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態。當改變反應的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向逆反應方向移動的是________________。

A．正反應速率先增大后減小

B．逆反應速率先增大后減小

C．化學平衡常數K值增大

D．反應物的體積分數增大

（4）溫度、壓強對反應中平衡轉化率和二甲醚的選擇性的影響如下圖1，圖2：

①根據圖1，下列說法正確的是________。

A．溫度較高時，反應以逆水汽變換反應為主，溫度升高，反應速率加快，所以轉化率增大

B．溫度較低時，反應以合成二甲醚為主，正反應放熱，升高溫度，平衡轉化率降低

C．由圖像可知，加氫合成二甲醚應該選擇具有良好的低溫活性的催化劑

D．由圖像可知，高溫有利于逆水汽變換反應，而不利于二甲醚的生成

②根據圖2可知：隨著壓強升高，平衡轉化率和二甲醚的選擇性都增大，分析原因：__________。

（5）在，壓強為3．0MPa的反應條件下，氫碳比 對轉化率和二甲醚選擇性的影響見圖3．分析實際工業生產中制備二甲醚選擇氫碳比在3~6之間的原因：________________。

Answer 1

【答案】 B BCD 反應為減壓反應，隨著壓強升高反應正移，平衡轉化率和二甲醚的選擇性都增大 可提高產物的純度，提高原料的利用率

【解析】

（1）根據蓋斯定律計算熱化學方程式；

（2）根據熱化學方式判斷投料比的最值，再利用平衡移動判斷1molCO2和2molCO2體積分數變化；

（3）利用勒夏特列原理判斷平衡移動方向；

（4）由圖一可知，反應溫度較低時CO2轉化率較高，二甲醚選擇性較高，反應主要乙生成二甲醚為主，該反應為放熱反應，溫度升高反應逆移CO2轉化率下降，溫度較高時反應主要以逆水汽變換反應為主，反應為吸熱反應，溫度升高反應正移CO2轉化率升高；由圖二可知：隨著壓強升高，平衡轉化率和二甲醚的選擇性都增大，反應以生成二甲醚為主，壓強升高反應正移二氧化碳轉化率增大；

（5）由圖可知氫碳比在3~6之間二甲醚的選擇性較大，反應主要以生成二甲醚為主，二氧化碳轉化率隨著氫碳比的增大而增大。

（1）由焓變示意圖可知 由2①+②可得,故答案為：；

（2）由方程式可知當投料比時，體積分數最大，CO2投入增加平衡正移體積分數增大，故可得曲線圖，故答案為：；

（3）A. 增大反應物濃度，平衡正向移動，正反應速率先增大后減小，不一定逆向移動，故A錯誤；

B. 逆反應速率先增大后減小，說明平衡逆向移動，故B正確；

C. 化學平衡常數K值增大，說明平衡正向移動，故C錯誤；

D. 反應物的體積百分含量增大，說明平衡正向移動，故D錯誤；

故答案選：B。

（4）①A．溫度較高時，反應以逆水汽變換反應為主，正反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正移，所以轉化率增大，故A錯誤；

B．溫度較低時，反應以合成二甲醚為主，正反應放熱，升高溫度，平衡逆移平衡轉化率降低，故B正確；

C．由圖像可知，加氫合成二甲醚應該選擇具有良好的低溫活性的催化劑，故C正確；

D．由圖像可知，高溫有利于逆水汽變換反應，而不利于二甲醚的生成，故D正確；

故答案選：BCD；

②由圖二可知：隨著壓強升高，平衡轉化率和二甲醚的選擇性都增大，反應以生成二甲醚為主，壓強升高反應正移二氧化碳轉化率增大；故答案為：反應為減壓反應，隨著壓強升高反應正移，平衡轉化率和二甲醚的選擇性都增大；

（5）由圖可知氫碳比在3~6之間二甲醚的選擇性較大，反應主要以生成二甲醚為主，可提高產物的純度，二氧化碳轉化率隨著氫碳比的增大而增大，提高原料的利用率，故答案為：可提高產物的純度，提高原料的利用率。