将二氧化碳转化甲醇、二甲醚等含碳有机物是实现碳中和的重要途径之一、由二氧化碳制甲醇、二甲醚的反应如下：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) K1 ΔH1②2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) K2 ΔH2请回答下列问题：

1. 将二氧化碳转化甲醇、二甲醚等含碳有机物是实现碳中和的重要途径之一、由二氧化碳制甲醇、二甲醚的反应如下：

①CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) K₁ ΔH₁

②2CO₂(g)+6H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g) K₂ ΔH₂

请回答下列问题：

(1) 甲醇转化为二甲醚的反应2CH₃OH(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)的平衡常数K₃=(用K₁、K₂表示)。

(2) 在绝热恒容密闭容器中加入1molCO₂、3molH₂ ，假设只发生反应①，下列说明反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。 A. 3v_正(H₂)=v_逆(CH₃OH) B. CO₂和H₂的转化率相等 C. $\text{[math]}$ 不再变化 D. CH₃OH的体积分数不再变化

(3) 在恒容密闭容器中，起始压强为8MPa下，假设只发生反应②，反应温度、投料比[ $\text{[math]}$ =x]对CO₂平衡转化率的影响如下图所示。则a $\text{[math]}$ (填“>”、“=”或“<”，下同)；v_正(M)v_逆(N)；ΔH₂0；W点的平衡常数K_p=(MPa)^-5(列出计算式，以气体分压来表示浓度，分压=总压×物质的量分数)。

(4) 在600℃下，向容积为1L的密闭容器中通入3molH₂、1molCO₂气体发生上述反应①和②，5min时达到平衡，测得CH₃OH和CH₃OCH₃的体积分数均为10%。则CO₂的平衡转化率为，5min内用氢气表示的平均反应速率为，反应①的平衡常数K=。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学平衡常数; 化学平衡状态的判断; 化学反应速率和化学计量数的关系;

【答案】

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综合题困难

异丁烯 $\text{[math]}$ 是一种重要的有机化工原料，主要用于生产高辛烷值汽油调和剂、橡胶、汽油添加剂和润滑油等。

Ⅰ．可由异丁烷 $\text{[math]}$ 直接裂解脱氢制备异丁烯，反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）异丁烷、异丁烯、氢气的燃烧热数值如下表所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

物质	燃烧热 $\text{[math]}$ /(kJ/mol)
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

（2）异丁烷的转化率和异丁烯的选择性(选择性 $\text{[math]}$ )随温度的变化如图所示。当温度升高时，异丁烯的选择性变化的原因可能有(填标号)。

a．异丁烷在高温下裂解发生副反应

b．异丁烯在高温下发生聚合反应

c．催化剂的活性增大

d．平衡向逆反应方向移动

（3）研究人员对该合成方法进行改进，在一定条件下加入适量空气可以采用异丁烷氧化脱氢法来制备异丁烯，反应方程式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，与异丁烷直接脱氢制备异丁烯相比，该方法更加节约能源，在较低温度下即可自发进行，原因是。

Ⅱ．甲醇与异丁烯在一定条件下可以发生加成反应生成甲基叔丁基醚(用X表示)，反应方程式为 $\text{[math]}$ ，在一容积固定为VL的容器中充入甲醇和异丁烯，甲醇和异丁烯的初始物质的量均为 $\text{[math]}$ ，分别在 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两个温度下发生该反应，异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示：