Question

【題目】二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚。請回答下列問題：

（1）利用水煤氣合成二甲醚的總反應(yīng)為：3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)；ΔH＝－246.4 kJ·mol－1 它可以分為兩步，反應(yīng)分別如下：

①4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)，　ΔH1＝－205.1 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)；ΔH2＝________。

（2）在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，只改變一個條件能同時提高反應(yīng)速率和CO轉(zhuǎn)化率的是________(填字母代號)。

A．降低溫度　　　　　　　 B．加入催化劑

C．縮小容器體積　　 D．增加H2的濃度

E．增加CO的濃度

（3）在一體積可變的密閉容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2，在一定溫度和壓強下發(fā)生反應(yīng)：3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，經(jīng)一定時間達(dá)到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍。

問：①反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大小：v(正)______(填“＞”、“＜”或“＝”)v(逆)。

②平衡時n(CH3OCH3)＝________，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率＝________。

Answer 1

【答案】-41.3KJ/mol CD > 1.75 75%

【解析】

根據(jù)題意可知，本題考查焓變的計算、轉(zhuǎn)化率大小和計算及反應(yīng)速率的大小比較，運用蓋斯定律，勒夏特列原理分析。

（1）③3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)ΔH＝－246.4 kJ·mol－1；①4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝－205.1 kJ·mol－1；②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2；由蓋斯定律：①+②=③可得：ΔH=ΔH1+ΔH2=－205.1kJ·mol－1+ΔH2=－246.4 kJ·mol－1，解得ΔH2=-41.3 kJ·mol－1；

故答案為：-41.3 kJ·mol－1；

(2)A.正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故A錯誤；

B.加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；

C.正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；

D.增加H2的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；

E.增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故E錯誤；

故答案為：CD；

（3）①同溫同壓下,氣體密度之比等于平均相對分子質(zhì)量之比,平衡時混合氣體密度增大,說明混合氣體物質(zhì)的量減小,反應(yīng)正向進(jìn)行建立平衡,故v(正)>v(逆)；

故答案為：>；

②平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，則平衡時混合氣體物質(zhì)的量為(3mol+3mol+1mol+1mol)×=5mol，則：

故平衡時n(CH3OCH3)=1.75mol，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為為；

故答案為：1.75mol；75%。