Question

（14分）二甲醚(CH₃OCH₃)和甲醇(CH₃OH)被稱為21世紀(jì)的新型燃料。以CH₄和H₂O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下：

請?zhí)羁眨?br />（1）在一定條件下，反應(yīng)室1中發(fā)生反應(yīng)：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0。
在其它條件不變的情況下降低溫度，逆反應(yīng)速率將        (填“增大”、“減小”或“不變”)。將1.0molCH₄和2.0molH₂O通入反應(yīng)室1（假設(shè)容積為10L），1min末有0.1molCO生成，則1min內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(H₂)=         mol·L^-1·min^-1。
（2）在一定條件下，已知反應(yīng)室2的可逆反應(yīng)除生成二甲醚外還生成了氣態(tài)水，其化學(xué)方程式為                                                。
（3）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，反應(yīng)室3(容積為2L)中   0.2molCO與0.4molH₂在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示，則：

①P₁       P₂  (填“<”、“>”或“=”)。
②在P₁壓強(qiáng)下，100℃時，反應(yīng)CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常數(shù)K的值為         
若溫度不變，再加入1.0molCO后重新達(dá)到平衡，則CO的轉(zhuǎn)化率          （填“增大”、“不變”或“減小”），CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)        （填“增大”、“不變”或“減小”）。
③在其它條件不變的情況下，反應(yīng)室3再增加0.2molCO與0.4molH₂，達(dá)到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率    （填“增大”、“不變”或“減小”），c(CH₃OH)    0.1mol/L（填“>”、“<”或“ = ”）

Answer 1

（1）減小（1分）　　0.03mol·L^-1·min^-1（2分）
（2）2CO+4H₂CH₃OCH₃+H₂O（2分，沒寫可逆符號扣1分）（3）①＜（2分）
②100（2分）、減小（1分）、減小（1分） ③增大（1分）、> （2分）

（1）降低溫度，反應(yīng)速率一定是減小的。根據(jù)方程式可知，0.1molCO生成，則同時生成氫氣0.3mol，所以氫氣的反應(yīng)速率是                              。
（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物并結(jié)合原子守恒可知，反應(yīng)的方程式為
2CO+4H₂CH₃OCH₃+H₂O。
（3）①根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)是體積減小的。因此增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以根據(jù)圖像可判斷，P1小于P2。
②根據(jù)圖像可知，在P₁壓強(qiáng)下，100℃時，CO的轉(zhuǎn)化率是0.5，所以平衡時生成甲醇0.1mol，濃度是0.05mol/L。剩余CO和氫氣分別是0.1mol和0.2mol，濃度分別是0.05mol/L和0.1mol/L。因此平衡常數(shù)是；再加入CO，則平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率降低；如果此時氫氣全部轉(zhuǎn)化，則生成甲醇是0.2mol，剩余CO是1mol，則甲醇的含量是1/6＜1/4，即甲醇的含量是降低的。
③在其它條件不變的情況下，反應(yīng)室3再增加0.2molCO與0.4molH₂，則相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，甲醇的濃度大于0.1mol/L。