二甲醚是一種重要的清潔燃料.工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚.主要的三步反應如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g);△H=-91.8kJ?mol
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ?mol
②CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ?mol
回答下列問題:
(2)水煤氣合成二甲醚三步反應總的熱化學方程式為:
 

(3)-定條件下的密閉容器中,該總反應達到平衡后,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,下列措施中可以采取的是
 
 (填字母代號).
a.升高溫度; b.降低溫度; c.增大壓強; d.減小壓強;
e.縮小體積;f.增大CO的濃度;g.增大CO2的濃度
(3)某溫度下,將一定里的CH3OH加入密閉容器中發(fā)生反應:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),
經(jīng)20min反應達到平衡,此時測得c(CH3OH)=0.56mol?L;c(H2O)=0.72mol?L-1
①達平衡時,c(CH3OCH3)=
 
該時間段內(nèi)反應逨率v(CH3OH)=
 
.開始加入的CH3OH濃度c(CH3OH)=
 

②在相同的條件下,若起始濃度的數(shù)值如下表所示
 物質(zhì)  CH3OH  CH3OCH3  H2O
 濃度/(mol?L-1  0.28  0.86  0.86
則該反應正、逆反應速率(v、v)隨時間(<)變化的曲線是下列圖中的:
 
平衡時CH3OCH在混合物中的體積百分含量是
 

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分析:(1)依據(jù)已知熱化學方程式和蓋斯定律計算可解;
(2)3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-248.4 kJ?mol-1,一定條件下的密閉容器中,該總反應達到平衡,反應是放熱反應,反應前后氣體體積減小的反應,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,平衡正向進行,據(jù)此分析解答;
(3)①依據(jù)化學平衡三段式列式計算CH3OCH3的平衡濃度和CH3OH的反應速率以及開始加入的CH3OH濃度;
②計算常數(shù)的濃度商Qc,與平衡常數(shù)比較,判斷反應進行的方向,進而判斷正、逆反應速率關(guān)系,進而求解平衡時CH3OCH在混合物中的體積百分含量;
解答:解:(1)①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-91.8kJ?mol-1②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.3kJ?mol-1
由蓋斯定律②+③+①×2得到3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-248.4 kJ?mol-1,
故答案為:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-248.4 kJ?mol-1;
(2)3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-248.4 kJ?mol-1,一定條件下的密閉容器中,該總反應達到平衡,反應是放熱反應,反應前后氣體體積減小的反應,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,平衡正向進行.
a.升高溫度,平衡向逆反應方向進行,故a不符合;
b.降低溫度,平衡向吸熱方向進行,向正反應方向進行,故b符合; 
c.增大壓強,平衡向體積縮小的方向進行,正反應方向為體積縮小的方向,故c符合;
d.減小壓強,平衡向體積增大的方向進行,逆反應方向為體積增大的方向,故d不符合;
e.縮小體積,壓強增大平衡正向進行,一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大,故e符合;
f.增大CO的濃度,提高氫氣轉(zhuǎn)化率,一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,故f不符合;
g.增大CO2的濃度,增大生成物濃度平衡向逆反應方向進行,一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,故g不符合;
故選b、c、e;
(3)①某溫度下,將一定里的CH3OH加入密閉容器中發(fā)生反應:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),
經(jīng)20min反應達到平衡,此時測得c(CH3OH)=0.56mol?L;c(H2O)=0.72mol?L-1
設轉(zhuǎn)化的甲醇濃度為x
                 2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量( mol/L)  0.56+x         0         0
變化量(mol/L)    x            0.5x      0.5x
平衡量(mol/L)    0.56          0.5x      0.72
則 0.5x=0.72  x=1.44,c(CH3OCH3)=0.72mol?L-1,v(CH3OH)=
△C
t
=
1.44mol?L-1
20min
=0.072mol?L-1?min-1,開始加入的CH3OH濃度0.56+x=0.56+1.44=2.00mol?L-1,
故答案為:0.72mol?L-1;0.072mol?L-1?min-1;2.00mol?L-1
②對于可逆反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)k=
c(CH3OCH3)?c(H2O)
c2(CH3OH)
,
由①可知,在某溫度下到達平衡,平衡時CH3OH、CH3OCH3、H2O濃度分別為0.56mol/L、0.72mol/L、0.72mol/L,故平衡常數(shù)k=
0.72×0.72
0.562
=1.65,此時的濃度商Qc=
0.86×0.86
0.282
=9.45,大于平衡常數(shù),故反應向逆反應進行,v (正)<v (逆),故選E;
設轉(zhuǎn)化的甲醇濃度為x
                 2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
起始量( mol/L)  0.28         0.86      0.86
變化量(mol/L)    x            0.5x      0.5x
平衡量(mol/L)   0.28+x    0.86-0.5x   0.86-0.5x      
(0.86-0.5x)2
(0.28+x)2
=
0.722
0.562
,x=0.28,平衡時CH3OCH3在混合物中的體積百分含量是
0.86-0.5×0.28
0.28+0.28×0.5+(0.86-0.5×0.28)×2
×100%=36%,
故答案為:E;36%;
點評:本題考查熱化學方程式和蓋斯定律的分析應用,化學平衡的有關(guān)知識和化學計算,本題難度不大,做題時注意平衡三段式的應用,題目難度中等.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

(2010?天津)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)煤的氣化的主要化學反應方程式為:
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2

(2)煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,該反應的化學方程式為:
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

(3)利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g);△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ?mol-1
總反應:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
-246.4kJ?mol-1
-246.4kJ?mol-1
;
一定條件下的密閉容器中,該總反應達到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
c、e
c、e
(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
(4)已知反應②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400.此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) CH3OH CH3OCH3 H2O
濃度/(mol?L-1 0.44 0.6 0.6
①比較此時正、逆反應速率的大。簐
 v (填“>”、“<”或“=”).
②若加入CH3OH后,經(jīng)10min反應達到平衡,此時c(CH3OH)=
0.04mol?L-1
0.04mol?L-1
;該時間內(nèi)反應速率v(CH3OH)=
0.16mol/(L?min)
0.16mol/(L?min)

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2012?虹口區(qū)二模)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合成二甲醚的反應如下:6H2(g)+2CO2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知該反應平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示.
(1)一定溫度下,在一個固定體積的密閉容器中進行該反應.下列能判斷反應達到化學平衡狀態(tài)的是
ad
ad
(選填編號).
a.c(H2)與c(H2O)的比值保持不變    b.單位時間內(nèi)有2mol H2消耗時有1mol H2O生成
c.容器中氣體密度不再改變             d.容器中氣體壓強不再改變
(2)溫度升高,該化學平衡移動后到達新的平衡,CH3OCH3的產(chǎn)率將
變小
變小
(填“變大”、“變小”或“不變”,下同),混合氣體的平均式量將
變小
變小

(3)一定溫度和壓強下,往體積為20L的容器中通入一定物質(zhì)的量的H2與CO2,達到平衡時,容器中含有0.1mol二甲醚.計算H2的平均反應速率:
0.03
t
mol/(L.s),t-達到平衡所需的時間(單位:s,可自定)
0.03
t
mol/(L.s),t-達到平衡所需的時間(單位:s,可自定)
(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
bc
bc
(選填編號).
a.使用高效催化劑        b.增大體系壓強
c.及時除去生成的H2O     d.增加原料氣中CO2的比例.

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2012?崇明縣二模)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,對臭氧層無破壞作用.工業(yè)上可利用焦炭與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚.請回答下列問題:
(1)制水煤氣的主要化學反應方程式為:
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2

(2)煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,該反應的化學方程式為:
H2S+Na2CO3→NaHS+NaHCO3
H2S+Na2CO3→NaHS+NaHCO3

(3)利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)+90.8kJ
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)+23.5kJ
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)+41.3kJ
總反應:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)+Q,其中Q=
246.4
246.4
kJ;
一定條件下的密閉容器中,該總反應達到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
c
c
(填字母代號).
a.低溫高壓b.加入催化劑c.減少CO2的濃度d.增加CO的濃度
(4)已知某溫度下反應②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在一密閉容器中進行到10min時恰好達平衡,測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) CH3OH CH3OCH3 H2O
濃度/(mol?L-1 0.44 0.6 0.6
比較此時正、逆反應速率數(shù)值(單位相同)的大。簐(甲醇)
v(水)(填“>”、“<”或“=”).
反應開始時c(CH3OH)=
1.64mol?L-1
1.64mol?L-1
;該時間內(nèi)的平均反應速率v(CH3OH)=
0.16mol/L?min
0.16mol/L?min
;該溫度下反應的平衡常數(shù)值為
1.86
1.86
.(精確到0.01)

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科目:高中化學 來源: 題型:

已知二甲醚是一種重要的清潔燃料,可以通過CH3OH分子間脫水制得:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=23.5kJ?mol-1.在T1℃,恒容密閉容器中建立上述平衡,體系中各組分濃度隨時間變化如圖所示.請回答下列問題:
(1)該條件下反應平衡常數(shù)表達式K=
c(CH3OCH3)?c(H2O)
c2(CH3OH)
c(CH3OCH3)?c(H2O)
c2(CH3OH)
.在T1℃時,該反應的平衡常數(shù)為
5
5
,達到平衡時n(CH3OH):n(CH3OCH3):n(H2O)=
2:5:4
2:5:4

(2)相同條件下,若改變起始濃度,某時刻各組分濃度依次為c(CH3OH)=0.4mol?L-1、c(H2O)=0.6mol?L-1、c(CH3OCH3)=1.2mol?L-1,此時正、逆反應速率的大。簐 (正)
 v (逆)(填“>”、“<”或“=”),反應向
正反應方向
正反應方向
進行(填“正反應方向”或“逆反應方向”).

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

二甲醚是一種重要的清潔燃料,工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚.利用水煤氣合成二甲醚的熱化學方程式為:
3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-274kJ?mol-1
(1)該反應在一定條件下的密閉容器中達到平衡后,為同時提高反應速率和二甲醚的產(chǎn)率,可以采取的措施是
 
(填字母)
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.分離出二甲醚
(2)該反應可以分兩步進行:
4H2(g)+2CO(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1 ①
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2△H2=-42kJ?mol-1
則反應①的焓變△H1=
 
kJ?mol-1,熵變△S
 
(填“>、<或=”)0.
已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示:
化學鍵 C-H O-H H-H C-O C≡O
鍵能/kJ.mol-1 413 463 436 358 1072
CO中C與O之間為叁鍵連接,則CO2中碳氧鍵的鍵能是
 
kJ?mol-1
(3)二甲醚也可以通過CH3OH分子間脫水制得:
2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H3=-23.5kJ?mol-1.在T1℃,恒容密閉容器中建立上述平衡,體系中各組分濃度變化如下表:
物質(zhì) CH3OH (g) CH3OCH3 (g) H2O (g)
起始濃度/mol.l-1 2 0.2 0
平衡濃度/mol.l-1 0.4 1 0.8
①該條件下反應平衡常數(shù)K=
 

②相同條件下,若改變起始濃度.
物質(zhì) CH3OH (g) CH3OCH3 (g) H2O (g)
起始濃度/mol.l-1 0.4 1.2 0.6
此時正、逆反應速率的大。簐
 
(填“>、<或=”)v
(4)二甲醚-空氣是一種高效的燃料電池,在氫氧化鉀溶液中,電池反應方程式為:
CH3OCH3(l)+3O2(g)+4KOH(aq)═2K2CO3(aq)+5H2O(l)
請寫出負極的電極反應式:
 

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