Question

【題目】二甲醚是一種清潔能源，用水煤氣制取二甲醚的原理如下：

I. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

II. 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)

（1）300℃和500℃時，反應(yīng)I的平衡常數(shù)分別為K1、K2，且K1＞K2，則其正反應(yīng)為______反應(yīng)（填”吸熱”’或”放熱”）。

（2）在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)I:

①下圖能正確反映體系中甲醇體積分數(shù)隨溫度變化情況的曲線是____（填“a”或“b”）。

②下列說法能表明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是____（填標號）。

A.容器中氣體的壓強不再變化 B.混合氣體的密度不再變化

C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化 D．v正(H2)=2v正(CH3OH)

（3）500K時，在2L密閉容器中充入4molCO和8molH2，4min達到平衡，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為80%，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3) ，則：

①0～4min，反應(yīng)I的v(H2)=______，反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=______。

②反應(yīng)II中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α=_______。

Answer 1

【答案】 放熱 a AC 0.8 mol·L-1·min-1 1.25 80%

【解析】（1）300℃和500℃時，反應(yīng)I的平衡常數(shù)分別為K1、K2，且K1＞K2，溫度升高，K值減小，由K的表達式可知，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（2）①在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)I: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H＜0；由圖分析，升高溫度平衡逆向移動，CH3OH的百分含量減小，故a曲線符合。

②A. 隨反應(yīng)進行，混合氣體的總的物質(zhì)的量減小，壓強是變化量，當(dāng)反應(yīng)容器中氣體的壓強不再變化，說明反應(yīng)達到平衡，A正確； B. 都為氣體，容器的體積不變，混合氣體的總質(zhì)量不變，密度自始至終為定值，密度是不變，故B錯誤； C．混合氣體的總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進行，混合氣體的總的物質(zhì)的量減小，即平均相對分子質(zhì)量減小，最后為定值，說明反應(yīng)達到平衡，C正確；D．v正(H2)、v正(CH3OH) 方向相同，不能說明達到平衡。 選AC。

（3）某溫度下，將4molCO和8molH2充入2L的密閉容器中，4min達到平衡，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為80%，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)

對于可逆反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)

開始（mol/L）：2 4 0 1.6 0 0

變化（mol/L）：1.6 3.2 1.6 2x x

平衡（mol/L）：0.4 0.8 1.6 1.6-2x x

(1.6-x)/x=1/2 x=0.64 即平衡時c(CH3OH)= 1.6-2x=0.32 mol/L

①0～4min，反應(yīng)I的v(H2)=3.2 mol/L/4min= 0.8 mol·L-1·min-1；反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=0.32/0.4×0.82=1.25；

②反應(yīng)II中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α=2x/1.6=0.64×2/1.6==80%