Question

（13分）工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（CO和H2）合成二甲醚（CH3OCH3）同時生成二氧化碳，其三步反應如下：

① 2H2 (g)＋CO(g) CH3OH (g) ΔH＝ －90.8 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝ －23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g) ΔH＝ －41.3 kJ·mol-1

（1）總合成反應的熱化學方程式為 。

（2）一定條件下的密閉容器中，上述總反應達到平衡時，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是_____（填字母代號）。

A 高溫高壓 B 加入催化劑 C 減少CO2的濃度

D．增加CO的濃度 E．分離出二甲醚

（3）反應②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)在四種不同條件下進行（反應器均為相同的恒容密閉容器，CH3OCH3、H2O起始濃度為0），CH3OH(g)的濃度（mol/L）隨反應時間（min）的變化情況如下表：

實驗 序號	溫度 濃度 時間	0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	c3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	820℃	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：

①實驗1，反應在10至20分鐘時間內用CH3OH(g)表示的平均速率為 。

②實驗2，CH3OH(g)的初始濃度c2＝ mol/L，反應經(jīng)20分鐘就達到平衡，可推測實驗2中還隱含的條件是 。

③設實驗3的反應速率為v3，實驗1的反應速率為v1，則v3 v1（填＞、＝、＜），且c3＝ mol/L。

 

Answer 1

（13分）

（1）3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝－246.4 kJ·mol-1（2分）

（2） C E （2分）

（3）①0.013mol/(L·min) （2分）

②1.0（2分），催化劑（1分）

③＞（2分），1.2 mol/L（2分）

【解析】

試題分析：（1）總合成反應的化學方程式為3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ，根據(jù)蓋斯定律得總反應=①×2+②+③，所以總反應的熱化學方程式為3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝－246.4 kJ·mol-1；

（2）A、溫度升高，平衡逆向移動，CO的轉化率降低，錯誤；B、加入催化劑對平衡無影響，CO的轉化率不變，錯誤；C、減少二氧化碳的濃度，平衡正向移動，CO的轉化率增大，正確；D、增加CO的濃度，雖然平衡正向移動，但是CO的轉化率降低，錯誤；E、分離出二甲醚，生成物濃度減小，平衡正向移動，CO的轉化率升高，正確，答案選CE；

（3）①實驗1，反應在10至20分鐘時間內用CH3OH(g)的濃度減少0.80-0.67=0.13mol/L，所以用甲醇表示的平均速率為0.13mol/L/10min=0.013 mol/(L·min)；

②實驗2與實驗1的溫度相同，達到的平衡狀態(tài)相同，但不同的是達到平衡的時間短，所以實驗2中的加成的起始濃度與實驗1相同，都是1.0mol/L，實驗2的反應速率快，但平衡未改變，所以隱含的條件是實驗2使用了催化劑；

③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知實驗3平衡時CH3OH(g)濃度大于實驗1，則實驗3的甲醇的起始濃度大于實驗1，反應物濃度增大，反應速率加快，所以v3>v1；2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)是反應前后氣體物質的量不變的可逆反應，所以恒溫恒容條件下達到的平衡是等效平衡，實驗3中甲醇平衡濃度是實驗1的0.6/0.5=1.2倍，則起始濃度也是實驗1的1.2倍，所以c3＝1.2mol/L。

考點：考查化學平衡理論的應用，平衡的計算，等效平衡的判斷，蓋斯定律的應用