Question

【題目】二甲醚（）是一種應(yīng)用前景廣闊的清潔燃科,以CO和氫氣為原料生產(chǎn)二甲醚主要發(fā)生以下三個(gè)反應(yīng)：

編號(hào)	熱化學(xué)方程式	化學(xué)平衡常數(shù)
①
②
③

回答下列問題:

（1）已知反應(yīng)①中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵			C≡O(shè)	H-O	C-H
	436	p>343	1076	465	413

由上述數(shù)據(jù)計(jì)算__________________________________；

（2）該工藝的總反應(yīng)為，該反應(yīng)_______________，化學(xué)平衡常數(shù)______________________（用含的代數(shù)式表示）；

（3）下列措施中,能提高產(chǎn)率的有______________________________；

A.分離出二甲醚 B.升高溫度 C.改用高效催化劑 D.增大壓強(qiáng)

（4）工藝中反應(yīng)①和反應(yīng)②分別在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行,無反應(yīng)③發(fā)生。該工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了的產(chǎn)率,原因是___________________________。

（5）以通入的反應(yīng)器中,一定條件下發(fā)生反應(yīng): ，其的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是____________________；

A.該反應(yīng)的

B.若在和時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,則CO的轉(zhuǎn)化率小于50%

C.若在和時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡, 氫氣的轉(zhuǎn)化率等于50%

D.若在和時(shí),起始時(shí),則達(dá)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率大于50%

E.若在和時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡后保持溫度和壓強(qiáng)不變,再充入和,則平衡時(shí)二甲醚的體積分?jǐn)?shù)增大

（6）某溫度下,將和充入容積為的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)：，反應(yīng)達(dá)平衡后測(cè)得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)____________________________。

Answer 1

【答案】 AD 反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高了的產(chǎn)率

【解析】

（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=1076kJ/mol+2×436kJ/mol-(3×413+343+465)kJ/mol=-99kJ/mol；

（2）已知①CO(g)+H2(g)═CH3OH(g) △H1=-99kJ/mol；

②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O △H2=-24kJ/mol；

③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H3=-41kJ/mol，

利用蓋斯定律，反應(yīng)①×2+②+③，可得到反應(yīng)3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)

△H=(-99kJ/mol)×2+(-24kJ/mol)+(-41kJ/mol)=-263kJ/mol，

則總方程的平衡常數(shù)等于分方程的平衡常數(shù)之積，即K=；

（3）A、分離出二甲醚，平衡右移，故可以提高新工藝中CH3OCH3產(chǎn)率，選項(xiàng)A選；

B、此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡左移，CH3OCH3產(chǎn)率降低，選項(xiàng)B不選；

C、使用催化劑只能加快反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，故改用高效催化劑不能改變CH3OCH3產(chǎn)率，選項(xiàng)C不選；

D．增大壓強(qiáng)，平衡右移，故可以提高新工藝中CH3OCH3產(chǎn)率，選項(xiàng)D選；

答案選AD；

（4）新工藝中③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率，是因反應(yīng)③能消耗反應(yīng)②中的產(chǎn)物水，從而使反應(yīng)②的平衡右移，故能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，故答案為：反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反方應(yīng)向移動(dòng)，從而提高了CH3OCH3的產(chǎn)率；

（5）A．由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．以n(H2):n(CO)=2通入1L的反應(yīng)器中，令n(H2)=2mol、n(CO)=1mol，n(H2)=n(CH3OCH3)時(shí)，設(shè)參加反應(yīng)的氫氣為xmol，則：

2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

0.5xmol xmol 0.25xmol

故2-x=0.25x，解得x=1.6，故CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=80%＞50%，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C．若在P3和316℃時(shí)，起始時(shí)n(H2):n(CO)=2，根據(jù)方程式，CO的轉(zhuǎn)化率等于氫氣的轉(zhuǎn)化率等于50%，選項(xiàng)C正確；

D．若在P3和316℃時(shí)，起始時(shí)n(H2):n(CO)=3，相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上增大氫氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故CO轉(zhuǎn)化率應(yīng)大于50%，選項(xiàng)D正確；

E．若在p1和200℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后保持溫度和壓強(qiáng)不變，再充入2 mol H2和1 mol CO，物質(zhì)的量之比不變，平衡不移動(dòng)，則平衡時(shí)二甲醚的體積分?jǐn)?shù)不變，選項(xiàng)E錯(cuò)誤；

答案選CD；

（6）設(shè)平衡時(shí)二甲醚的濃度為X，根據(jù)三段式可有：

2CO(g)+4H2(g) =25%，解得X=0.75mol/L

化學(xué)平衡常數(shù)K==2.25。