Question

【題目】工業(yè)上可用水煤氣(CO和H2)合成一系列有機(jī)物。

(1)根據(jù)下圖寫出固態(tài)碳和水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式：_________________________________________________。

(2)已知

① 2H2 (g)＋CO(g) CH3OH (g) ΔH1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2

③ CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g) ΔH3

則3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝_________(用ΔH1、 ΔH2、ΔH3列出表達(dá)式)。

(3)一定條件下的密閉容器中，3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝a kJ·mol-1 (a＜0)

反應(yīng)達(dá)到平衡后，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是______(填字母代號(hào))。

A．高溫 B．加入催化劑 C．高壓 D．分離出二甲醚

(4)已知2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)在某溫度下的平衡常數(shù)K = 4。此溫度下，在密閉容器中加入CH3OH，反應(yīng)到20min時(shí)測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c / mol·L-1	0．4	0．1	0．1

①此時(shí)，反應(yīng)向___________ (填“左”或“右”)移動(dòng)，才能達(dá)到平衡。

②從加入CH3OH開(kāi)始反應(yīng)到20min時(shí)，CH3OCH3的生成速率為_____________。

③達(dá)到平衡后CH3OH的濃度為_____________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol－1 2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 C D 右 0.005 mol/Lmin 0.12 mol/L

【解析】

(1)根據(jù)圖示焓變?yōu)?/span>393.9 kJ·mol－1-262.6 kJ·mol－1=+131.3 kJ·mol－1，因此可得熱化學(xué)方程式。

(2)將第①方程式乘以2加上第②、③個(gè)方程可得3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3。

(3)A選項(xiàng)，高溫，平衡向吸熱即逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減��；B選項(xiàng)，加入催化劑，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變；C選項(xiàng)，高壓，平衡向體積減小即正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大；D選項(xiàng)，分離出二甲醚，減小生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大。

(4)①此時(shí)，<K=4，因此反應(yīng)向右移動(dòng)，才能達(dá)到平衡。

②從加入CH3OH開(kāi)始反應(yīng)到20min時(shí)，CH3OCH3的改變量為0.1 mol·L-1，CH3OCH3的生成速率為。

③根據(jù)上面數(shù)據(jù)分析得出開(kāi)始時(shí)CH3OH的濃度為0.6 mol·L-1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

開(kāi)始：0.6mol·L-1 0 0

轉(zhuǎn)化：2x mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

平衡：(0.6-2x)mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

解得x = 0.24

故平衡時(shí)CH3OH的濃度為(0.6-2×0.24)mol·L-1 =0.12mol·L-1.

(1)根據(jù)圖示焓變?yōu)?/span>393.9 kJ·mol－1-262.6 kJ·mol－1=+131.3 kJ·mol－1，因此固態(tài)碳和水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式：C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol－1，故答案為：C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol－1。

(2)將第①方程式乘以2加上第②、③個(gè)方程可得3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3，故答案為：2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3。

(3)A選項(xiàng)，高溫，平衡向吸熱即逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小；B選項(xiàng)，加入催化劑，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變；C選項(xiàng)，高壓，平衡向體積減小即正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大；D選項(xiàng)，分離出二甲醚，減小生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故答案為CD。

(4)①此時(shí)，<K=4，因此反應(yīng)向右移動(dòng)，才能達(dá)到平衡，故答案為：右。

②從加入CH3OH開(kāi)始反應(yīng)到20min時(shí)，CH3OCH3的改變量為0.1 mol·L-1，CH3OCH3的生成速率為，故答案為：0.005 mol·L-1·min-1。

③根據(jù)上面數(shù)據(jù)分析得出開(kāi)始時(shí)CH3OH的濃度為0.6 mol·L-1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

開(kāi)始：0.6mol·L-1 0 0

轉(zhuǎn)化：2x mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

平衡：(0.6-2x)mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

解得x = 0.24

故平衡時(shí)CH3OH的濃度為(0.6-2×0.24)mol·L-1 =0.12mol·L-1。