Question

【題目】(1)T1K時，將1mol二甲醚引入一個抽空的150L恒容容器中，發生分解反應：CH3OCH3(g)CH4(g)＋H2(g)＋CO(g)。

反應時間t/min	0	6.5	13.0	26.5	52.6	∞
氣體總壓p總/kPa	50.0	55.0	65.0	83.2	103.8	125.0

①由此計算：反應達平衡時，二甲醚的分解率為______，該溫度下平衡常數Kc＝______。(填數值)

②若升高溫度，CH3OCH3的濃度增大，則該反應為______反應(填“放熱”或“吸熱”)，在恒溫恒容下，若要縮短上述反應達到平衡的時間，可采取的措施有______、______。

(2)在T2K、1.0×104kPa下，等物質的量的CO與CH4混合氣體發生如下反應：CO(g)＋CH4(g)CH3CHO(g)。反應速率v＝v正v逆＝k正p(CO)p(CH4)－k逆p(CH3CHO)，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，p為氣體的分壓(氣體分壓p＝氣體總壓p總×體積分數)。用氣體分壓表示的平衡常數Kp＝4.5×10-5(kPa)-1，當CO轉化率為20%時，＝______。

(3)工業上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2得到溶液X，再利用電解法使K2CO3溶液再生，其裝置示意圖如圖所示：

①在陽極區發生的反應包括(電極反應)______和H++=CO2↑+H2O。

②用離子方程式表示在陰極區再生的過程：______。

Answer 1

【答案】75% 7.5×10-5 放熱 加入催化劑 增大反應物濃度 == 4.5×10-5×104×= 2H2O–4e-=4H++O2↑ +OH-=H2O+

【解析】

(1)①結合三段式計算t=∞時各物質的濃度，利用二甲醚的分解率公式和平衡常數k表達式計算；

②若升高溫度，CH3OCH3的濃度增大，說明平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應；

(2)先通過反應達到平衡時v正=v逆推導出平衡常數kp= ，再利用三段式計算平衡氣體分壓p(CO)、p(CH4)、p(CH3CHO)計算v正、v逆的比；

(3)①在陽極區發生的反應包括(電極反應)水失電子被氧化；②在陰極區水得到電子生成氫氣和OH-，在陰極區再生。

(1)①平衡時反應的三段式

恒溫恒容條件下，氣體的物質的量之比等于壓強之比，即(1+2x)：1=125.0kPa：50kPa，x=0.75mol，反應達平衡時，二甲醚的分解率=×100=75%，c(CH3OCH3)= =mol·L－1，c(CH4)=c(H2)=c(CO)==mol·L－1，平衡常數Kc===7.5×10-5；故答案為：75%；7.5×10-5；

②若升高溫度，CH3OCH3的濃度增大，說明平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，在恒溫恒容下，若要縮短上述反應達到平衡的時間，可采取的措施有加入催化劑、增大反應物濃度。故答案為：放熱；加入催化劑；增大反應物濃度；

(2)在T2K、1.0×104kPa下，等物質的量的CO與CH4混合氣體發生如下反應：CO(g)＋CH4(g)CH3CHO(g)。反應速率v＝v正v逆＝k正p(CO)p(CH4)－k逆p(CH3CHO)，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，p為氣體的分壓(氣體分壓p＝氣體總壓p總×體積分數)。用氣體分壓表示的平衡常數Kp＝4.5×10-5(kPa)-1，當CO轉化率為20%時， 反應的三段式為

所以p(CH4)=p(CO)=×1.0×104kPa=×104kPa，p(CH3CHO)=×1.0×104kPa=×104kPa，== 4.5×10-5×104×=。故答案為：== 4.5×10-5×104×==0.8；

(3)①在陽極區發生的反應包括(電極反應)水失電子被氧化，2H2O–4e-=4H++O2↑，生成的氫離子與碳酸氫根反應生成二氧化碳和水，H++=CO2↑+H2O。故答案為：2H2O–4e-=4H++O2↑；

②在陰極區水得到電子生成氫氣和OH-，在陰極區再生的過程：+OH-=H2O+。故答案為：+OH-=H2O+。