Question

【題目】二甲醚是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，被廣泛用于制藥、染料、農(nóng)藥及日用化工。以下為其中一種合成二甲醚的方法：

①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） △H1=-49.1kJ·mol-1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g） △H2=-24.5kJ·mol-1

③2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H3

（1）△H3=________kJ·mol-1。

（2）某溫度下在容積為2L的密閉容器中加入CH3OH（g）發(fā)生反應(yīng)②，測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	1	2	3	4
n（CH3OH）/mol	1.02	0.4	0.2	0.02	0.02

①前2min內(nèi)，H2O（g）的平均反應(yīng)速率為________mol·L-1·min-1；此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)為________；若再向容器中分別加入CH3OH（g）0.02mol、CH3OCH3（g）1.0mol，此時(shí)該反應(yīng)中υ正________υ逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

②根據(jù)文獻(xiàn)，甲醇的轉(zhuǎn)化率可以根據(jù)冷凝的液相中甲醇與水的百分含量來(lái)計(jì)算（忽略揮發(fā)到氣相的甲醇），若以A表示冷凝液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B表示冷凝液中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則甲醇的轉(zhuǎn)化率α（CH3OH）=________。

（3）一定條件下，發(fā)生反應(yīng)③，原料氣中和溫度對(duì)CO2轉(zhuǎn)化率影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。

結(jié)合圖像，可得出CO2平衡轉(zhuǎn)化率受外界條件影響的變化規(guī)律為：

a：________；

b：________。

Answer 1

【答案】－122.7 0.102 5 625 ＞ 　 其他條件不變，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨原料氣中n(H2)/n(CO2)的增大而增大 其他條件不變，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的升高而降低

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律分析，將方程式①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） △H1=-49.1kJ·mol-1；②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g） △H2=-24.5kJ·mol-1進(jìn)行如下計(jì)算①×2+②可以熱化學(xué)方程式為：③2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H3=-49.1×2+-24.5=－122.7 kJ·mol-1；

(2) ①2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始物質(zhì)的量1.02 0 0

改變物質(zhì)的量1.00 0.50 0.50

平衡物質(zhì)的量 0.02 0.50 0.50

H2O（g）的平均反應(yīng)速率為=0.1025 mol·L-1·min-1；此反應(yīng)該溫度下的平衡常數(shù)為K== 625；若再向容器中分別加入CH3OH（g）0.02mol、CH3OCH3（g）1.0mol，則Qc= <K，說(shuō)明反應(yīng)正向移動(dòng)，即正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；

②根據(jù)方程式2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）計(jì)算，甲醇的轉(zhuǎn)化率α（CH3OH）== = ；

(3). 從圖分析，其他條件不變，即溫度不變下，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨原料氣中n(H2)/n(CO2)的增大而增大；當(dāng)n(H2)/n(CO2)相同時(shí)，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的升高而降低。