Question

二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對(duì)臭氧層無破壞作用．工業(yè)上利用H₂和CO₂合成二甲醚的反應(yīng)如下：6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知該反應(yīng)平衡常數(shù)（K）與溫度（T）的關(guān)系如圖所示．
（1）一定溫度下，在一個(gè)固定體積的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)．下列能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______（選填編號(hào)）．
a．c（H₂）與c（H₂O）的比值保持不變    b．單位時(shí)間內(nèi)有2mol H₂消耗時(shí)有1mol H₂O生成
c．容器中氣體密度不再改變             d．容器中氣體壓強(qiáng)不再改變
（2）溫度升高，該化學(xué)平衡移動(dòng)后到達(dá)新的平衡，CH₃OCH₃的產(chǎn)率將______（填“變大”、“變小”或“不變”，下同），混合氣體的平均式量將______．
（3）一定溫度和壓強(qiáng)下，往體積為20L的容器中通入一定物質(zhì)的量的H₂與CO₂，達(dá)到平衡時(shí)，容器中含有0.1mol二甲醚．計(jì)算H₂的平均反應(yīng)速率：______（用字母表示所缺少的物理量并指明其含義）．
（4）工業(yè)上為提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，采取方法可以是______（選填編號(hào)）．
a．使用高效催化劑        b．增大體系壓強(qiáng)
c．及時(shí)除去生成的H₂O     d．增加原料氣中CO₂的比例．

Answer 1

（1）a．c（H₂）與c（H₂O）的比值保持不變時(shí)，說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
b．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)有2mol H₂消耗時(shí)有1mol H₂O生成，所以不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
c．混合物的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，容器中氣體密度始終不變，故錯(cuò)誤；
d．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，當(dāng)容器中氣體壓強(qiáng)不再改變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選ad；
（2）根據(jù)溫度和K之間的關(guān)系圖知，當(dāng)升高溫度時(shí)，K減小，說明該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則二甲醚產(chǎn)率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則氣體的物質(zhì)的量增大，質(zhì)量不變，則其平均摩爾質(zhì)量減小，所以其平均式量減小，故答案為：變��；變小；
（3）根據(jù)v=

△c

△t

知，二甲醚的平均反應(yīng)速率=

0.1mol 20L

t

=

0.005

t

mol/(L．s)，根據(jù)二甲醚和氫氣的關(guān)系式知，氫氣的平均反應(yīng)速率═

0.005

t

mol/(L．s)×6=

0.03

t

mol/（L．s），t-達(dá)到平衡所需的時(shí)間（單位：s，可自定），
故答案為：

0.03

t

mol/（L．s），t-達(dá)到平衡所需的時(shí)間（單位：s，可自定）；
（4）a．使用高效催化劑只改變反應(yīng)速率不影響化學(xué)平衡移動(dòng)，故錯(cuò)誤；        
b．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，增大體系壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以能提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，故正確；
c．及時(shí)除去生成的H₂O，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以能提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，故正確；    
d．增加原料氣中CO₂的比例，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
故選bc．