Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料，以CO和H2為原料生產(chǎn)二甲醚主要發(fā)生以下三個反應(yīng)：

化學(xué)反應(yīng)方程式		化學(xué)平衡常數(shù)
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)	ΔH1=-99 kJmol-1	K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)	ΔH2＝－24 kJmol-1	K2
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)	ΔH3＝－41 kJmol-1	K3

（1）該工藝的總反應(yīng)為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH

該反應(yīng)ΔH＝__________________，化學(xué)平衡常數(shù)K＝____________________(用含K1、K2、K3的代數(shù)式表示)。

（2）某溫度下，將8.0molH2和4.0molCO充入容積為2L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)，10 分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡，測得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%，則CO的轉(zhuǎn)化率為________。

（3）下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有________。

A．分離出二甲醚 B．升高溫度 C．改用高效催化劑 D．增大壓強(qiáng)

（4）該工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是_______________________________。

Answer 1

【答案】 -263 kJmol-1 K12·K2·K3 75％ AD 反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律可知①×2＋②＋③即得到總反應(yīng)為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝-263 kJmol-1，其化學(xué)平衡常數(shù)K＝ K12·K2·K3。

（2） 4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始量（mol） 8 4 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 2x x 0.5x 0.5x

平衡量（mol） 8－2x 4－x 0.5x 0.5x

平衡時測得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%，則，解得x＝3，所以CO的轉(zhuǎn)化率為3/4×100%＝75%；

（3）生成二甲醚的反應(yīng)是放熱的體積減小的可逆反應(yīng)，所以能提高CH3OCH3產(chǎn)率的措施有分離出二甲醚或降低溫度或增大壓強(qiáng)，催化劑不能改變平衡狀態(tài)，答案選AD。

（4）根據(jù)方程式可知反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率。