Question

【題目】二甲醚(DME)被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=90.7 kJ·mol1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=23.5 kJ·mol1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=41.2 kJ·mol1

回答下列問(wèn)題：

（1）則反應(yīng)3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=___________kJ·mol1。

（2）反應(yīng)②達(dá)平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有___________。

A．加入CH3OH B．升高溫度 C．增大壓強(qiáng) D．移出H2O E．使用催化劑

（3）以下說(shuō)法能說(shuō)明反應(yīng)3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的有___________。

A．H2和CO2的濃度之比為3∶1

B．單位時(shí)間內(nèi)斷裂3個(gè)H—H同時(shí)斷裂1個(gè)C=O

C．恒溫恒容條件下，氣體的密度保持不變

D．恒溫恒壓條件下，氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

E．絕熱體系中，體系的溫度保持不變

（4）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：

已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分?jǐn)?shù)。

①該反應(yīng)△H_____0（填“>”、“<”或“=”），550 ℃時(shí)，平衡后若充入惰性氣體，平衡__________（填“正移”、“逆移”或“不移動(dòng)”）。

②650 ℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為_____________（保留2位有效數(shù)字）。

③T時(shí)，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=_________p總。

Answer 1

【答案】246.1DDE>正移25%0.5

【解析】（1）2×①＋②＋③得出△H=②△H1＋△H2＋△H3=[2×(－90.7)－23.5－41.2]kJ·mol－1=－246.1kJ·mol－1；(2)A、加入CH3OH，因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，因此CH3OCH3的產(chǎn)率保持不變，故錯(cuò)誤；B、正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OCH3產(chǎn)率降低，故錯(cuò)誤；C、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，CH3OCH3產(chǎn)率不變，故錯(cuò)誤；D、移出H2O，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OCH3的產(chǎn)量增加，產(chǎn)率增大，故正確；E、催化劑對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響，因此CH3OCH3的產(chǎn)率不變，故錯(cuò)誤；（3）A、不清楚開(kāi)始時(shí)通入量是多少，因此兩者濃度比為3：1，無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；B、斷裂3molH－H鍵，消耗3molH2，斷裂1molC=O鍵，消耗0.5molCO2，兩者比值不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，因此不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；C、組分都是氣體，因此氣體質(zhì)量不變，又是恒容狀態(tài)，體積不變，根據(jù)密度的定義，密度始終不變，因此密度不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；D、組分都是氣體，氣體質(zhì)量不變，但反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不等，根據(jù)摩爾質(zhì)量的定義，摩爾質(zhì)量發(fā)生變化，因此當(dāng)平均摩爾質(zhì)量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；E、是絕熱容器，溫度發(fā)生變化，當(dāng)溫度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；(4)①根據(jù)圖像，隨著溫度升高，CO2的體積分?jǐn)?shù)降低，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，即△H>0，恒壓狀態(tài)下，充入非反應(yīng)氣體，體積增大，組分濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；（5）② C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始： 1 0

變化： x 2x

平衡： 1－x 2x 2x/(1＋x)×100%=40%，解得x=0.25mol/L，即CO2的轉(zhuǎn)化率為0.25/1×100%=25%；（6）T℃是CO的平衡分壓為50%p總，CO2的分壓為50% p總，Kp=p2(CO)/p(CO2)=0.5p總。