Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)重整制取H2，具有無毒、無刺激性等優(yōu)點�；卮鹣铝袉栴}：

(1) CH3OCH3和O2發(fā)生反應I：CH3OCH3(g)+1/2O2(g)=2CO(g)+3H2(g) △H

已知：CH3OCH3(g) CO(g)+H2(g)+CH4 (g) △H1

CH4 (g)+3/2O2(g)=CO(g)+2H2O (g) △H2

H2(g)+1/2O2(g)=H2O (g) △H3

①則反應I的△H=____(用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示)。

②保持溫度和壓強不變，分別按不同進料比通入CH3OCH3和O2，發(fā)生反應I。測得平衡時H2的體積百分含量與進料氣中n(O2)/n(CH3OCH3)的關系如圖所示。當n(O2)/n(CH3OCH3)＞0.6時，H2的體積百分含量快速降低，其主要原因是____(填標號)。

A．過量的O2起稀釋作用

B．過量的O2與H2發(fā)生副反應生成H2O

C ．n(O2)/n(CH3OCH3)＞0.6平衡向逆反應方向移動

(2)T℃時，在恒容密閉容器中通入CH3OCH3，發(fā)生反應II：CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)，測得容器內初始壓強為41.6 kPa，反應過程中反應速率v(CH3OCH3)時間t與CH3OCH3分壓P(CH3OCH3)的關系如圖所示。

①t=400 s時，CH3OCH3的轉化率為____(保留2位有效數(shù)字)；反應速率滿足v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3),k=_____s-1；400 s時v(CH3OCH3)=_____kPa．s-1。

②達到平衡時，測得體系的總壓強P總= 121.6 kPa，則該反應的平衡常數(shù)Kp=________________ kPa2(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

③該溫度下，要縮短達到平衡所需的時間，除改進催化劑外，還可采取的措施是____，其理由是____。

Answer 1

【答案】△H1+△H2-2△H3 B 16% 4.410-4 1.6510-2 4104 增大反應物的壓強 提高反應物的壓強，化學反應速率加快

【解析】

(1) ①根據(jù)蓋斯定律計算；

②由信息可知，過量的O2與H2發(fā)生副反應生成H2O，使H2的體積百分含量快速降低；

(2)①列出三段式，根據(jù)等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，求出轉化率；

根據(jù)v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)和圖象數(shù)據(jù)計算k；結合圖象數(shù)據(jù)，根據(jù)速率公式計算速率；

②列出三段式，找出平衡時CH3OCH3(g)、CO(g)、H2(g)、CH4(g)分壓，再代入平衡常數(shù)表達式計算；

③提高反應物的壓強，能加快化學反應速率。

(1) ①已知：i.CH3OCH3(g) CO(g)+H2(g)+CH4 (g) △H1

ii.CH4 (g)+3/2O2(g)=CO(g)+2H2O (g) △H2

iiiH2(g)+1/2O2(g)=H2O (g) △H3

根據(jù)蓋斯定律i+ii-iii×2得：CH3OCH3(g)+1/2O2(g)=2CO(g)+3H2(g) △H=△H1+△H2-2△H3，

故答案為：△H1+△H2-2△H3；

②反應I：CH3OCH3(g)+1/2O2(g) 2CO(g)+3H2(g)，由信息可知，過量的O2與H2發(fā)生副反應生成H2O，使H2的體積百分含量快速降低，A、C選項不能說明H2的體積百分含量快速降低，故選B；

故答案為：B；

(2)①設起始時CH3OCH3的物質的量為n，則

CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)，

起始量（mol） n 0 0 0

轉化量（mol） n n n n

400 s時（mol）n- n n n n 總物質的量：n+2n

根據(jù)等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，有=，解得=0.16=16%；

由圖象可知，當P(CH3OCH3)=10.0kPa時，v(CH3OCH3)=4.4×10-3kPa·s-1，

根據(jù)v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)，n=1，則k=s-1=4.410-4 s-1；

由圖象可知，400 s時P(CH3OCH3)=35.0kPa，則v(CH3OCH3)==1.65×10-2kPa．s-1。

故答案為：16%；4.410-4；1.6510-2；

②達到平衡時，測得體系的總壓強P總= 121.6 kPa，設平衡轉化率為1，則

CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)，

起始量（mol） n 0 0 0

轉化量（mol） n1n1n1 n1

平衡量（mol）n-n1n1n1 n1總物質的量：n+2n1

根據(jù)等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，有=，解得1=0.96，

則平衡時CH3OCH3(g)、CO(g)、H2(g)、CH4(g)分壓分別為1.67 kPa、39.98 kPa、39.98 kPa、39.98 kPa，則該反應的平衡常數(shù)Kp=4104kPa2

③除使用催化劑外，提高反應物的壓強，能加快化學反應速率；

故答案為：4104；增大反應物的壓強；提高反應物的壓強，化學反應速率加快。