Question

【題目】二甲醚是一種重要的精細化工產品，被廣泛用于制藥、染料、農藥及日用化工。以下為其中一種合成二甲醚的方法：

①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） △H1=-49.1kJ·mol-1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g） △H2=-24.5kJ·mol-1

③2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H3

（1）△H3=________kJ·mol-1。

（2）某溫度下在容積為2L的密閉容器中加入CH3OH（g）發生反應②，測得有關數據如下：

反應時間/min	0	1	2	3	4
n（CH3OH）/mol	1.02	0.4	0.2	0.02	0.02

①前2min內，H2O（g）的平均反應速率為________mol·L-1·min-1；此反應在該溫度下的平衡常數為________；若再向容器中分別加入CH3OH（g）0.02mol、CH3OCH3（g）1.0mol，此時該反應中υ正________υ逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

②根據文獻，甲醇的轉化率可以根據冷凝的液相中甲醇與水的百分含量來計算（忽略揮發到氣相的甲醇），若以A表示冷凝液中水的質量分數，B表示冷凝液中甲醇的質量分數，則甲醇的轉化率α（CH3OH）=________。

（3）一定條件下，發生反應③，原料氣中和溫度對CO2轉化率影響的實驗數據如圖所示。

結合圖像，可得出CO2平衡轉化率受外界條件影響的變化規律為：

a：________；

b：________。

Answer 1

【答案】－122.7 0.102 5 625 ＞ 　 其他條件不變，CO2平衡轉化率隨原料氣中n(H2)/n(CO2)的增大而增大 其他條件不變，CO2平衡轉化率隨反應溫度的升高而降低

【解析】

(1)根據蓋斯定律分析，將方程式①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） △H1=-49.1kJ·mol-1；②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g） △H2=-24.5kJ·mol-1進行如下計算①×2+②可以熱化學方程式為：③2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H3=-49.1×2+-24.5=－122.7 kJ·mol-1；

(2) ①2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始物質的量1.02 0 0

改變物質的量1.00 0.50 0.50

平衡物質的量 0.02 0.50 0.50

H2O（g）的平均反應速率為=0.1025 mol·L-1·min-1；此反應該溫度下的平衡常數為K== 625；若再向容器中分別加入CH3OH（g）0.02mol、CH3OCH3（g）1.0mol，則Qc= <K，說明反應正向移動，即正反應速率大于逆反應速率；

②根據方程式2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）計算，甲醇的轉化率α（CH3OH）== = ；

(3). 從圖分析，其他條件不變，即溫度不變下，CO2平衡轉化率隨原料氣中n(H2)/n(CO2)的增大而增大；當n(H2)/n(CO2)相同時，CO2平衡轉化率隨反應溫度的升高而降低。