Question

【題目】二甲醚(DME)被譽為“21世紀的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下:

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=－41.2kJ·mol-1

回答下列問題：

（1）則反應3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝___kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3產率的有___。

A．使用過量的CO B．升高溫度 C．增大壓強

（3）以下說法能說明反應3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) 達到平衡狀態的有______。

A.H2和CO2的濃度之比為3:1

B.單位時間內斷裂3個H-H同時斷裂1個C=O

C.恒溫恒容條件下，氣體的密度保持不變

D.恒溫恒壓條件下，氣體的平均摩爾質量保持不變

E.絕熱體系中，體系的溫度保持不變

（4）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應: C(s)+CO2(g) 2CO(g).平衡時，體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示:

已知：氣體分壓（P分）=氣體總壓（P總）×體積分數。

①該反應H_____0（填“>”、“<”或“=”）,550℃時，平衡后若充入惰性氣體，平衡_____（填“正移”、“逆移“或“不移動" )。

②)650℃時，反應達平衡后CO2的轉化率為_____(保留2位有效數字)。

③T℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數KP=_____P總.

Answer 1

【答案】 -246.1 AC DE > 正移 25% 0.5

【解析】(1).已知合成二甲醚的主要原理如下：

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=－41.2kJ·mol-1

由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③可得所求反應方程式3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，則△H=2△H1+△H2+△H3=246.1kJ/mol，故答案為：241.6；

(2). A. 增大反應物的濃度平衡正向移動，所以使用過量的CO，能提高CH3OCH3產率，故A正確；

B. 該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，則CH3OCH3產率會降低，故B錯誤；

C. 該反應正方向為體積減小的方向，所以增大壓強平衡正向移動，能提高CH3OCH3產率，故C正確；

故答案為：AC；

（3）A.H2和CO2的濃度之比為3:1，并不能說明正逆反應速率是否相等，所以不能說明該反應達到平衡狀態，故A錯誤；

B.單位時間內斷裂3個H-H同時斷裂1個C=O，表示的都是正向速率，不能說明正逆反應速率相等，故B錯誤；

C.恒溫恒容條件下，氣體的密度保持不變，因該反應的氣體總質量和容器體積均不變，則氣體的密度始終不變，所以不能說明達到平衡狀態，故C錯誤；

D.恒溫恒壓條件下，氣體的平均摩爾質量保持不變，因該反應的氣體總質量不變，但氣體的總物質的量發生改變，則氣體的平均摩爾質量不變，可以說明該反應達到了平衡狀態，故D正確；

E.因該反應為放熱反應，則在絕熱體系中，體系的溫度保持不變，說明達到了平衡狀態，故E正確；

故答案選DE；

（4）.①.由題意和圖分析可知，圖中上升的曲線表示的是CO，T℃時，反應達平衡后CO和CO2的體積分數都為50%即為平衡狀態，在T℃后，隨溫度升高，一氧化碳百分數增大，二氧化碳百分數減小，則平衡正向移動，升溫平衡向吸熱反應方向移動，所以正反應為吸熱反應，故△H＞0；

550℃時，在體積可變的恒壓密閉容器中，平衡后若充入惰性氣體，相當于減小壓強，則平衡正向移動；

故答案為：＞；正移；

②.由圖可知，650℃時，反應達平衡后CO的體積分數為40%，設開始加入的二氧化碳為1mol，反應轉化了xmol，

則有C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始 1 0

轉化 x 2x

平衡； 1x 2x

所以2x/(1x+2x)×100%=40%，解得x=0.25mol，則CO2的轉化率為×100%=25%，故答案為25%；

③.T℃時，CO和CO2的體積分數都為50%，所以用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp== 0.5P總，故答案為：0.5；