Question

【題目】I.二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型燃料，工業上以CO和H2為原料生產二甲醚。已知：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=－24 kJ/mol

③CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=－41 kJ/mol

(1)反應4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=___________。

(2)某溫度下，將4.0molH2和4.0molCO充入容積為1L的密閉容器中，發生反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，5min時CO2的物質的量濃度為0.5mo1/L，10min后反應達到平衡狀態，測得二甲醚的體積分數為25%。

①5min時CO的轉化率=___________；

②該溫度下此反應的平衡常數K=___________；

③下列措施能提高 CH3OCH3平衡產率的有___________(填標號)。

A.分離出 CH3OCH3 B.升高溫度 C.增大壓強 D.改用高效催化劑

Ⅱ.液氨是一種良好的儲氫物質

已知：2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H=+92.4 kJ/mol

其他條件相同時，反應在不同金屬催化劑作用下進行相同時間后，氨的轉化率[a(NH3)]隨反應溫度的變化情況如圖所示。

(1)用___________作催化劑時，氨氣分解反應的活化能最大。

(2)a點所代表的狀態___________(填“是”或“不是”)平衡狀態。

(3)c點時NH3的轉化率高于b點時NH3的轉化率，原因是______________________。

Answer 1

【答案】-222kJ/mol 37.5% 1 AC Fe 是 b、c點反應均未達到平衡，c點溫度較高，反應速率較快，氨的轉化率較高

【解析】

I. (1) ①×2+②，整理可得：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-222kJ/mol；

(2) ①根據反應方程式中物質轉化關系可知，反應產生CO2濃度為0.5mol/L，則反應消耗的CO的濃度也是1.5mol/L，由于反應開始時CO的濃度為4.0mol/L，所以5min時CO的轉化率=(1.5mol/L÷4.0mol/L)×100%=37.5%；

②發生反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，假設平衡時產生二甲醚濃度為xmol/L，

c(始)(mol/L) 4.0 4.0 0 0

c(變) (mol/L) 3x 3x x x

c(平) (mol/L) 4.0-3x 4.0-3x x x

平衡時物質的總濃度c(總)= (4.0-3x)+(4.0-3x)+x+x=8.0-4x，測得二甲醚的體積分數為25%，所以=25%,解得x=1mol/L，所以該溫度下化學反應的平衡常數K==1；

③A.分離出 CH3OCH3，即減少了生成物濃度，平衡正向移動，可提高二甲醚的產率，A正確；

B.將①×2+②+③，整理可得反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，△H=-263kJ/mol，該反應的正反應為放熱反應，升高溫度化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，CH3OCH3產率降低，B錯誤；

C.根據方程式可知：該反應的正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，化學平衡正向移動，可提高CH3OCH3的產率，C正確；

D.改用高效催化劑，不能使化學平衡發生移動，所以對物質的產率物影響，D錯誤；

故合理選項是AC；

Ⅱ.(1)反應的活化能越高，則反應中活化分子數越少，反應速率越慢，則氨氣的分解速率最慢的反應中，氨氣分解反應的活化能最大，即當Fe作催化劑時活化能最大；

(2)850°以后氨氣的轉化率不變，說明a點處于平衡狀態；

(3) b、c點均未達到平衡，c點溫度較高，反應速率較快，氨氣的轉化率較高。