Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)，是一種易燃氣體。主要作為甲基化試劑和各類氣霧推進劑，在制藥、染料、農(nóng)藥工業(yè)中有許多獨特的用途。其制備方法之一可由H2和CO合成：2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH<0

（1）該反應(yīng)的ΔS_____0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（2）在恒溫恒容容器中，不能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____(選填字母序號)。

a.二甲醚和水蒸氣的體積比等于1︰1 b．容器中壓強保持不變

c．υ正（H2）＝4υ逆（CH3OCH3） d．容器中一氧化碳的物質(zhì)的量不再改變

（3）在密閉容器中，反應(yīng)達到平衡后下列措施能加快反應(yīng)速率并提高CO轉(zhuǎn)化率的是___(選填字母序號)。

a．將H2O(g)從體系中分離出來 b．縮小容器體積，使體系壓強增大

c．加入合適的催化劑 d．升高體系溫度

（4）T℃時，在2 L密閉容器中，充入4 molCO和8 molH2發(fā)生反應(yīng)，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中狀態(tài)Ⅰ(圖中實線)所示：

①T℃時，在狀態(tài)Ⅰ的條件下，反應(yīng)達到C點時體系處于平衡狀態(tài)，以H2表示該反應(yīng)的平均速率υ(H2)=_________， CO的轉(zhuǎn)化率是________，反應(yīng)的平衡常數(shù)KⅠ=_________。

②若僅改變某一條件，測得H2物質(zhì)的量隨時間變化如圖狀態(tài)Ⅱ所示，則KⅠ _____KⅡ(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③若僅改變某一條件時，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖狀態(tài)Ⅲ所示，則改變的條件可能是_____________________________。

Answer 1

【答案】< a b 0.375mol/（Lmin） 75% 2.25 = 升高溫度

【解析】

根據(jù)氣體的混亂度變化判斷熵變；根據(jù)勒夏特列原理判斷化學(xué)平衡移動的方向；根據(jù)平衡常數(shù)的公式計算平衡常數(shù)。

(1)反應(yīng)前氣體的物質(zhì)的量大于反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量，即體系混亂度減小，即ΔS<0；

故答案為：<；

(2) a.達到平衡時，各組分的濃度不再改變，但是不一定成比例，故a符合題意；

b.該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，則容器中壓強不再改變，說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，故b不符合題意；

c.化學(xué)平衡時，反應(yīng)速率之比應(yīng)該是一個正反應(yīng)一個是逆反應(yīng)而且要等于計量數(shù)之比，當(dāng)υ正（H2）＝4υ逆（CH3OCH3）時，說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，故c不符合題意；

d. 在恒溫恒容的條件下，容器中一氧化碳的物質(zhì)的量不再改變，說明CO的濃度不再改變，即達到平衡狀態(tài)，故d不符合題意；

故答案為：a；

(3)a.將H2O(g)從體系中分離出來，促進平衡向正反應(yīng)方向移動，CO轉(zhuǎn)化率提高，但是化學(xué)反應(yīng)速率會減小，故a錯誤；

b. 縮小容器體積，使體系壓強增大，加壓會提高速率，促進平衡向氣體體積減小的方向即正反應(yīng)方向移動，CO轉(zhuǎn)化率提高，故b正確；

c.催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡，故c錯誤；

d.溫度升高促進平衡向吸熱反應(yīng)方向移動即逆反應(yīng)方向，CO的轉(zhuǎn)化率減小，故d錯誤；

故答案為：b；

(4) 根據(jù)圖像可知C點平衡時反應(yīng)了8min，即反應(yīng)平衡時，反應(yīng)了n(H2)為8mol-2mol=6mol，剩余n(H2)=2mol，，υ(H2)==0.375mol/（Lmin）；

根據(jù)方程式：2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)可知，

2 4 1 1

初始狀態(tài) 4mol 8mol 0 0

平衡時反應(yīng)了 3mol 6mol 1.5mol 1.5mol

平衡時剩余 1mol 2mol 1.5mol 1.5mol

①則CO的轉(zhuǎn)化率α（CO）=，KⅠ===2.25；

故答案為：0.375mol/（Lmin） ，75%，2.25；

②由圖像可知，狀態(tài)Ⅱ達到平衡的時間縮短，反應(yīng)速率加快，且狀態(tài)II中平衡時H2的物質(zhì)的量比狀態(tài)I時減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，即增大壓強、增大CO濃度等條件均可，但是不能升高溫度，因為升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，故狀態(tài)II的溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以KⅠ =KⅡ；

故答案為：=；

③根據(jù)圖示可知，狀態(tài)Ⅲ達到平衡的時間縮短，且平衡向逆移動，即是升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；

故答案為：升高溫度。