Question

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(shí)生成二氧化碳，其三步反應(yīng)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
（1）總合成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）一定條件下的密閉容器中，上述總反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

（填字母代號(hào)）．
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）已知反應(yīng)②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）在某溫度下的平衡常數(shù)K=400．此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如表格：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/mol?L-1	0.44	0.60	0.60

此時(shí)，v（正）

 

 v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；達(dá)到平衡后，CH₃OCH₃的物質(zhì)的量濃度是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)蓋斯定律解答，從待求反應(yīng)出發(fā)，分析已知反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，通過(guò)相互加減得到待求反應(yīng)；
（2）提高轉(zhuǎn)化率，需使平衡向正向移動(dòng)，利用勒夏特列原理分析；
（3）利用K與Qc的相對(duì)大小解決第一問(wèn)；用三段式法求得第二問(wèn)．

解答： 解：（1）已知
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
據(jù)蓋斯定律，①×2+②+③得：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ?mol^-1
故答案為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ?mol；
（2）A、因△H＜0，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故A錯(cuò)誤；
B、加入催化劑能同等程度地加快正逆反應(yīng)速率，平衡不發(fā)生移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、減少生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，能增大CO的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
D、增大CO的濃度，平衡雖然正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故D錯(cuò)誤；
E、減少生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，能增大CO的轉(zhuǎn)化率，故E正確．
故答案為：CE；
（3）此時(shí)的Qc=

c(CO2)×c(CH3OCH3)

c2(CH3OH)

=

0.6×0.6

0.442

=1.86＜K=400，故未達(dá)到平衡，反應(yīng)向正向進(jìn)行，v（正）＞v（逆）；
將上表中的濃度可知，CH₃OH的起始濃度為0.44+0.6×2=1.64，設(shè)CH₃OCH₃的濃度增大了x，則有
             2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始（mol/L） 1.64          0          0
轉(zhuǎn)化（mol/L）  2x           x           x
平衡（mol/L）1.64-2x        x           x
K=

c(CO2)×c(CH3OCH3)

c2(CH3OH)

=

x2

(1.64-2x)2

=400
x=0.80mol/L，
故答案為：＞；0.80mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，注意平衡常數(shù)隨溫度變化，題目難度中等．