Question

二甲氧基甲烷[CH₂（OCH₃）₂]水溶性好、含氧量高、燃燒完全、煙氣排放量低，被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的柴油添加劑．工業(yè)生產(chǎn)CH₂（OCH₃）₂一般是在催化劑作用下，將37%的甲醛水溶液和甲醇混合共熱，反應(yīng)原理如下：HClO+2CH₃OH

催化劑

△

CH₂（OCH₃）2+H₂O
（1）某次研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響的實(shí)驗(yàn)中，CH₂（OCH₃）₂的濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如下表：

時(shí)間（min）	20	25	30	40	50	60
CH2（OCH3）2（mol/L）	9.02	9.10	9.18	9.23	9.30	9.32

計(jì)算25～50min中CH₂（OCH₃）₂的平均生成速率為

 

．
（2）研究反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（記作lnK）與溫度（T）的關(guān)系如圖1所示，判斷該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）．

（3）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，①達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高HCHO 轉(zhuǎn)化率的是

 

．
A．及時(shí)從反應(yīng)體系中分離出CH₂（OCH₃）₂  B．升高反應(yīng)體系的溫度
C．再添加適量甲醇           D．增大壓強(qiáng)
②圖2是催化劑作用下CH₃OH 轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖．請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出相同條件下，不使用催化劑時(shí)CH₃OH轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線．
（4）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：甲醛的滴加速率、反應(yīng)時(shí)間、催化劑的量和攪拌速率等對(duì)CH₂（OCH₃）₂的工業(yè)實(shí)際產(chǎn)率（不完全是平衡狀態(tài)下得出的）也會(huì)產(chǎn)生一定影響．欲分別研究甲醛的滴加速率、攪拌速率對(duì)產(chǎn)率的影響，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)如下表：

影響因素 試驗(yàn)號(hào)	甲醛的滴加速率（g/min）	反應(yīng)時(shí)間（min）	催化劑的量（g）	攪拌速率
1		70	2.5	30
2	1.0
3	2.5			80

①請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．
②在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，甲醛的滴加速率過(guò)慢或過(guò)快均會(huì)使CH₂（OCH₃）₂產(chǎn)率降低．請(qǐng)結(jié)合該反應(yīng)的合成機(jī)理：
HCHO

CH3OH

H+

HOCH₂OCH₃

CH3OH

-H2O

CH₂（OCH₃）2
試分析甲醛的滴加速率過(guò)快時(shí)，導(dǎo)致產(chǎn)率較低的原因可能是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）25～50min中CH₂（OCH₃）₂的濃度的變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）隨溫度升高，K減小，則正反應(yīng)方向放熱；
（3）①使化學(xué)平衡向右移動(dòng)，可提高HCHO 轉(zhuǎn)化率；
②催化劑只加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡移動(dòng)；
（4）①其他條件相同時(shí)才能比較甲醛的滴加速率、攪拌速率對(duì)產(chǎn)率的影響；
②甲醛滴加過(guò)快會(huì)使合成反應(yīng)主要停留在中間產(chǎn)物HOCH₂OCH₃；實(shí)驗(yàn)用的是37%的甲醛溶液，不利用脫水，不利用平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故產(chǎn)率降低．

解答： 解：（1）25～50min中CH₂（OCH₃）₂的濃度的變化為：（9.30-9.10）mol/L=0.20mol/L，化學(xué)反應(yīng)速率為：v=

△c

△t

=

0.20mol/L

50min-25min

=0.008 mol/（L?min），
故答案為：0.008 mol/（L?min）；
（2）隨溫度升高，K減小，則正反應(yīng)方向放熱，故△H＜0，故答案為：＜；
（3）①使化學(xué)平衡向右移動(dòng)，可提高HCHO 轉(zhuǎn)化率，
A．減小生成物濃度，化學(xué)平衡向右移動(dòng)，故A正確；
B．反應(yīng)放熱，升高溫度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．增大甲醇濃度，化學(xué)平衡向右移動(dòng)，故C正確；
D．增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故選：AC；
②催化劑只加快反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡移動(dòng)，故答案為：；
（4）①其他條件相同時(shí)才能比較甲醛的滴加速率、攪拌速率對(duì)產(chǎn)率的影響，即反應(yīng)時(shí)間和催化劑的量相同，反應(yīng)2為比較的標(biāo)準(zhǔn)，所以反應(yīng)1和反應(yīng)3的甲醛滴加速率不同，反應(yīng)1與反應(yīng)2相同；反應(yīng)1和反應(yīng)3的攪拌速率不同，反應(yīng)3與反應(yīng)2攪拌速率不同，故答案為：

1	1.0
2		70	2.5	80
3		70	2.5

；
②甲醛滴加過(guò)快會(huì)使合成反應(yīng)主要停留在中間產(chǎn)物HOCH₂OCH₃；實(shí)驗(yàn)用的是37%的甲醛溶液，不利用脫水，不利用平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故產(chǎn)率降低，
故答案為：甲醛滴加過(guò)快會(huì)使合成反應(yīng)主要停留在中間產(chǎn)物HOCH₂OCH₃或?qū)嶒?yàn)用的是37%的甲醛溶液，不利用脫水，不利用平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故產(chǎn)率降低．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合性較大，考查化學(xué)平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)、電解質(zhì)溶液有關(guān)計(jì)算、鹽類(lèi)水解等，難度中等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．