Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)是一種新型能源。

已知：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1＝﹣99kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝﹣24kJ·mol-1

③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝﹣41kJ·mol-1

回答下列問(wèn)題：

（1）寫出CO和H2反應(yīng)生成CO2和CH3OCH3(g)的熱化學(xué)方程式_____。

（2）下列既能提高反應(yīng)①中 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率，又能增大反應(yīng)速率的是____（填標(biāo)號(hào)）。

a．增大壓強(qiáng) b．降低溫度 c．增大H2濃度 d．加高效催化劑

（3）在某恒溫恒容容器中發(fā)生反應(yīng)③，能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是___（填標(biāo)號(hào)）。

a．氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

b．△H3保持不變

c．保持不變

d．氣體密度保持不變

（4）在一定溫度（T℃）下，向恒容密閉容器中通入一定量CH3OH氣體，只發(fā)生反應(yīng)②。氣體混合物中CH3OCH3 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)[φ(CH3OCH3)]與反應(yīng)時(shí)間(t)有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示。

t/min	0	15	30	45	80	100
φ(CH3OCH3)	0	0.05	0.08	0.09	0.10	0.10

①該溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K為___（用分?jǐn)?shù)表示）。

②反應(yīng)速率v＝v正﹣v逆，其中v正＝k正·φ2(CH3OH)、v逆＝k逆·φ(CH3OCH3)·φ(H2O)，k正、k 逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)。15min時(shí)，＝___（結(jié)果保留2位小數(shù)）。

（5）在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)③，平衡常數(shù)為K。pK（pK＝﹣lgK）與溫度的關(guān)系如圖所示，圖中曲線___（填“a”或“b”）能反映平衡常數(shù)變化趨勢(shì)。

Answer 1

【答案】3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-263KJmol-1 a、c c 5.06 a

【解析】

（1）已知①CO（ g）+2H2（g）CH3OH（ g）△H1=-99kJmol-1，

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1，

③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJmol-1，

根據(jù)蓋斯定律，①×2+②+③得3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-263kJmol-1，故答案為：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-263KJmol-1。

（2）要使反應(yīng)①中 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率提高，也就是平衡向右移動(dòng)；又能增大反應(yīng)速率，也就是外界影響的因素是增大或升高。降溫可以使CO 的平衡轉(zhuǎn)化率提高，但反應(yīng)速率減慢，b錯(cuò)誤；加高效催化劑反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，d錯(cuò)誤；因此方法有增大壓強(qiáng)、增大H2濃度； 答案選a、c。

（3）當(dāng)反應(yīng)體系中某個(gè)變量在一定條件下保持不變的狀態(tài)，可判定反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。反應(yīng)③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJmol-1為反應(yīng)前后氣體體積不變的純氣體體系，恒溫恒容下，根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，當(dāng)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變時(shí)，氣體的物質(zhì)的量也不變，不能判定平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；反應(yīng)熱不能作為判定平衡依據(jù)，△H3保持不變不能判定達(dá)到平衡狀態(tài)，b錯(cuò)誤；保持不變，不能判定平衡狀態(tài)，c正確；反應(yīng)前后氣體體積相等，恒容條線下，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變氣體密度始終保持不變，不能判定平衡狀態(tài)，d錯(cuò)誤；答案選c。

（4）①根據(jù)表格顯示，80min時(shí)反應(yīng)②達(dá)到平衡，設(shè)CH3OH初始量為1 mol/L，達(dá)到平衡時(shí)CH3OCH3為x mol/L，根據(jù)反應(yīng)

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H2＝﹣24kJ·mol-1

初始： 1 0 0

變化： x x x

平衡：（1-x） x x

φ(CH3OCH3)= =0.1 x=

平衡常數(shù)為：=

②15min時(shí)，CH3OCH3和H2O的的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.05，CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.9，故

（5）升高溫度，平衡逆向（吸熱方向）進(jìn)行，平衡常數(shù)K減小，pK越大。曲線a正確。