Question

13．一定溫度下，在三個體積都為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）

容器編號	溫度（℃）	起始物質(zhì)的量（mol）	平衡物質(zhì)的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
Ⅰ	390	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	390
Ⅲ	230	0.20	0.090	0.090

回答下列問題：
（1）反應(yīng)的△H＜O （填“＞”或“＜”）；判斷的理由是投料量相同時，溫度高的容器，平衡時二甲醚的物質(zhì)的量小，說明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H小于0．
（2）容器I到達平衡所需的時間為20s，反應(yīng)速率v（CH₃OH）為0.004mol/（L•s）．390℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=4（填數(shù)值）．
（3）容器II達平衡時，壓強是容器I的兩倍，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)和容器I中的相同，CH₃OH起始的物質(zhì)的量為0.40mol；平衡時CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)為20%．
（4）390℃，若向3L容器中充入0.9mol CH₃OH（g），0.6mol CH₃OCH₃（g）和0.3molH₂O（g），則起始時該反應(yīng)速率V正＞V逆．（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）溫度降低，化學(xué)平衡向著放熱方向移動．
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，再根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)k=$\frac{c（{H}_{2}O）•c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{c^2（C{H}_{3}OH）}$計算．
（3）容器Ⅱ達平衡時，壓強是容器Ⅰ的兩倍，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)和容器Ⅰ中的相同，則互為等效平衡，又該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，所以只要反應(yīng)物成比例即等效，等效平衡各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同，據(jù)此分析．
（4）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的相對大小判斷反應(yīng)方向，如果濃度商小于平衡常數(shù)，則平衡向正反應(yīng)方向進行．

解答 解：（1）溫度降低，平衡向著放熱方向移動，從圖表可得，起始投入量相同時，Ⅲ比Ⅰ的溫度低，平衡時二甲醚的物質(zhì)的量小，說明正方向為放熱方向，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)．
故答案為：＜；投料量相同時，溫度高的容器，平衡時二甲醚的物質(zhì)的量小，說明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H小于0．
（2）390℃時，根據(jù)三段式：
          2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量：0.2                     0                      0
轉(zhuǎn)化量：0.16                  0.08                  0.08
平衡量：0.04                  0.08                  0.08
則，v（CH₃OH）=$\frac{0.16mol÷2L}{20s}$=0.004mol/（L•s），化學(xué)平衡常數(shù)k=$\frac{（0.08mol÷2L）•（0.08÷2L）}{（0.04÷2L）^2}$=4
故答案為：0.004；4   
（3）容器Ⅱ達平衡時，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)和容器Ⅰ中的相同，則互為等效平衡，又該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，所以只要反應(yīng)物成比例即等效，又壓強容器Ⅱ達平衡時是容器Ⅰ的兩倍，所以開始反應(yīng)物也應(yīng)該是容器Ⅰ的兩倍，則CH₃OH起始的物質(zhì)的量為0.40mol；等效平衡各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同，所以平衡時CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)與容器Ⅰ相同，根據(jù)（1）的三段式，則容器Ⅰ平衡時CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.04}{0.08+0.08+0.04}$×100%=20%，所以容器Ⅱ平衡時CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)也為40%．
故答案為：0.40mol；20%     
 （4）c（CH₃OH）=$\frac{0.9mol}{3L}$=0.3mol/L，c（CH₃OCH₃ ）=$\frac{0.6mol}{3L}$=0.2mol/L，c（H₂O）=$\frac{0.3mol}{3L}$=0.1mol/L，濃度商=$\frac{0.2×0.1}{0.3^2}$=$\frac{2}{9}$，因為387℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=4，又降溫平衡向正反應(yīng)方向移動，所以208℃時平衡常數(shù)大于4，則濃度商=$\frac{2}{9}$＜4，所以平衡向正反應(yīng)方向移動，v正＞v逆，
故答案為：＞．

點評 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算以及等效平衡的應(yīng)用，根據(jù)平衡常數(shù)公式計算平衡常數(shù)，再結(jié)合濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系、化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商之間的關(guān)系來分析解答，注意該反應(yīng)特點，題目難度中等