Question

二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用．工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚．
（1）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ?mol^-1
總反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=

-246.4KJ/mol

；
（2）已知反應(yīng)②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某溫度下的平衡常數(shù)為400．此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol?L-1）	0.44	0.6	0.6

①比較此時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐_正

＞

 v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，此時c（CH₃OH）=

0.04mol/L

；該時間內(nèi)反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

0.16mol/L?min

．
（3）在溶液中，反應(yīng)A+2B?C分別在三種不同實驗條件下進(jìn)行，它們的起始濃度均為c（A）=0.100mol/L、c（B）=0.200mol/L及c（C）=0mol/L．反應(yīng)物A的濃度隨時間的變化如圖所示．
請回答下列問題：
與①比較，②和③分別僅改變一種反應(yīng)條件．所改變的條件和判斷的理由是：
②

加催化劑，達(dá)到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度不變

；
③

溫度升高，達(dá)到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度減小

；
該反應(yīng)的△H

＞

0，判斷其理由是

升高溫度反應(yīng)正反應(yīng)方向，故反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析反應(yīng)進(jìn)行的方向；
②依據(jù)平衡常數(shù)和化學(xué)平衡三段式列式計算得到；依據(jù)C計算得到甲醇的平衡濃度計算甲醇表示的反應(yīng)速率；
（3）①根據(jù)催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度率和化學(xué)平衡的影響；根據(jù)溫度對化學(xué)反應(yīng)速度率和化學(xué)平衡的影響，在溶液中，壓強(qiáng)對化學(xué)平衡無影響；
②根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響．

解答：解：（1）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
由蓋斯定律②+③+①×2得到
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.4 kJ?mol^-1，
故答案為：-246.4 kJ?mol^-1；
（2）①表中數(shù)據(jù)分析計算Q=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

0.6mol/L×0.6mol/L

(0.44mol/L)2

=1.86＜400，說明反應(yīng)正向進(jìn)行，v_正＞v_逆，故答案為：＞；
②甲醇起始量濃度為0.44+1.2=1.64mol/L．設(shè)轉(zhuǎn)化的甲醇濃度為x
                 2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（ mol/L）   1.64          0         0
變化量（mol/L）    x            0.5x      0.5x
平衡量（mol/L）    1.64-x       0.5x      0.5x
K=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

(0.5x)2

(1.64-x)2

=400，
計算得到x=1.6mol/L
若經(jīng)10 min后反應(yīng)達(dá)到平衡，此時c（CH₃OH）=0.04 mol/L
0～10min內(nèi)甲醇平衡濃度=0.04mol/L，平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

1.6mol/L

10min

=0.16 mol/（L?min）；
故答案為：＞；0.04 mol/L；0.16 mol/（L?min）；
（3）①因催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速度率，縮短達(dá)到平衡的時間，化學(xué)平衡不移動，所以②為使用催化劑；因升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速度率加快，化學(xué)平衡移動，平衡時A的濃度減小；
因③溫度升高，化學(xué)平衡向吸熱的方向移動，平衡時A的濃度減小，說明正反應(yīng)方向吸熱，△H＞0，
故答案為：加催化劑；達(dá)到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度未變；溫度升高；達(dá)到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度減��；＞；升高溫度向正方向移動，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)．

點評：本題考查熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的分析應(yīng)用，化學(xué)平衡的有關(guān)知識和化學(xué)計算，本題難度不大，做題時注意平衡三段式的應(yīng)用．