Question

（13分）工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（CO和H2）合成二甲醚（CH3OCH3）同時(shí)生成二氧化碳，其三步反應(yīng)如下：

① 2H2 (g)＋CO(g) CH3OH (g) ΔH＝ －90.8 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝ －23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g) ΔH＝ －41.3 kJ·mol-1

（1）總合成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。

（2）一定條件下的密閉容器中，上述總反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是_____（填字母代號(hào)）。

A 高溫高壓 B 加入催化劑 C 減少CO2的濃度

D 增加CO的濃度 E 分離出二甲醚

（3）反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)在四種不同條件下進(jìn)行（反應(yīng)器均為相同的恒容密閉容器，CH3OCH3、H2O起始濃度為0），CH3OH(g)的濃度（mol/L）隨反應(yīng)時(shí)間（min）的變化情況如下表：

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	溫度 濃度 時(shí)間	0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	c3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	820℃	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：

①實(shí)驗(yàn)1，反應(yīng)在10至20分鐘時(shí)間內(nèi)用CH3OH(g)表示的平均速率為 。

②實(shí)驗(yàn)2，CH3OH(g)的初始濃度c2＝ mol/L，反應(yīng)經(jīng)20分鐘就達(dá)到平衡，可推測實(shí)驗(yàn)2中還隱含的條件是 。

③設(shè)實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率為v3，實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率為v1，則v3 v1（填＞、＝、＜），且c3＝ mol/L。

 

Answer 1

（13分）

（1）3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝－246.4 kJ·mol-1（2分）

（2） C E （2分）

（3）①0.013mol/(L·min) （2分）

②1.0（2分），催化劑（1分）

③＞（2分），1.2 mol/L（2分）

【解析】

試題分析：（1）總合成反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2 (g)，根據(jù)蓋斯定律得總反應(yīng)=①×2+②+③，所以總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝－246.4 kJ·mol-1；

（2）A、溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率降低，錯(cuò)誤；B、加入催化劑對平衡無影響，CO的轉(zhuǎn)化率不變，錯(cuò)誤；C、減少二氧化碳的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，正確；D、增加CO的濃度，雖然平衡正向移動(dòng)，但是CO的轉(zhuǎn)化率降低，錯(cuò)誤；E、分離出二甲醚，生成物濃度減小，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率升高，正確，答案選CE；

（3）①實(shí)驗(yàn)1，反應(yīng)在10至20分鐘時(shí)間內(nèi)用CH3OH(g)的濃度減少0.80-0.67=0.13mol/L，所以用甲醇表示的平均速率為0.13mol/L/10min=0.013 mol/(L·min)；

②實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1的溫度相同，達(dá)到的平衡狀態(tài)相同，但不同的是達(dá)到平衡的時(shí)間短，所以實(shí)驗(yàn)2中的加成的起始濃度與實(shí)驗(yàn)1相同，都是1.0mol/L，實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)速率快，但平衡未改變，所以隱含的條件是實(shí)驗(yàn)2使用了催化劑；

③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)3平衡時(shí)CH3OH(g)濃度大于實(shí)驗(yàn)1，則實(shí)驗(yàn)3的甲醇的起始濃度大于實(shí)驗(yàn)1，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，所以v3>v1；2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng)，所以恒溫恒容條件下達(dá)到的平衡是等效平衡，實(shí)驗(yàn)3中甲醇平衡濃度是實(shí)驗(yàn)1的0.6/0.5=1.2倍，則起始濃度也是實(shí)驗(yàn)1的1.2倍，所以c3＝1.2mol/L。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡理論的應(yīng)用，平衡的計(jì)算，等效平衡的判斷，蓋斯定律的應(yīng)用