Question

【題目】二甲醚（CH3OCH3）以其優良的性質，被稱為21世紀的新型“清潔能源”，在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用。工業上以CO和H2為原料生產CH3OCH3的新工藝主要發生三個反應：

①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-91kJmol-1

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

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

回答下列問題：

（1）寫出新工藝的總反應的熱化學方程式：______

（2）某溫度下在2L恒容密閉容器中加入CH3OH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	0.42	0.22	0.02	0.02

①反應在2min內以CH3OCH3表示的化學反應速率為______

②該溫度下的反應的平衡常數為______

（3）一定條件下的密閉容器中，在總反應達到平衡前，要使在單位時間內提高CO的轉化率，可以采取的措施是______

A 增大壓強 B 加入催化劑C 減少CO2的濃度 D 降低體系溫度

（4）為了尋找合適的反應溫度，研究者進行了一系列試驗，每次試驗保持原料氣組成、壓強、反應時間等因素不變，試驗結果CO轉化率隨溫度變化的規律如圖1，試解釋原因：______

（5）該研究者還測定了相同條件下氫氣的殘留量，請在圖2中劃出H2的殘留量隨溫度變化的曲線______

Answer 1

【答案】3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol 0.10mol/（Lmin） 625 AB 在較低溫時，各反應體系均未達到平衡，CO的轉化率主要受反應速率影響，隨著溫度的升高反應速率增大，CO的轉化率也增大；在較高溫時，各反應體系均已達到平衡，CO的轉化率主要受反應限度影響，隨著溫度的升高平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率減小

【解析】

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-91kJmol-1

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

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

蓋斯定律計算①×2+（②+③）得到CO和H2為原料生產CH3OCH3的熱化學方程式為：3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247kJ/mol；

（2）①2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1，反應在2min內以CH3OCH3表示的化學反應速率v（CH3OCH3）=v（CH3OH）=×=0.10mol/（Lmin），

故答案為：0.10mol/（Lmin）；

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始量（mol/L） 0.51 0 0

變化量（mol/L） 0.5 0.25 0.25

平衡量（mol/L） 0.01 0.25 0.25

該溫度下的反應的平衡常數K==625；

（3）3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol，反應為氣體體積減小的放熱反應，要使在單位時間內提高CO的轉化率，應將平衡正向移動或加快化學反應速率。

A．增大壓強 既能加快化學反應速率，又能使平衡正向移動，CO轉化率增大，選項A正確；

B．加入催化劑加快反應速率，縮短達到平衡的時間，單位時間內提高CO的轉化率，選項B正確；

C．減少CO2的濃度，反應速率減小，單位時間內CO轉化率減小，選項C錯誤；

D．降低體系溫度，反應速率減小，單位時間內提高CO的轉化率減小，選項D錯誤；

答案選AB；

（4）由圖表可知，溫度低于240℃時，CO的轉化率隨著溫度的升高而增大；溫度高于240℃時，CO的轉化率隨著溫度的升高而減小，

在較低溫時，各反應體系均未達到平衡，CO的轉化率主要受反應速率影響，隨著溫度的升高反應速率增大，CO的轉化率也增大；在較高溫時，各反應體系均已達到平衡，CO的轉化率主要受反應限度影響，隨著溫度的升高平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率減小；

（5）3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol，反應為放熱反應，反應開始正向進行，氫氣殘留量減小，到240°C左右反應達到平衡狀態，升溫平衡逆向移動，氫氣殘留量增加，H2的殘留量隨溫度變化的曲線為：；