Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型能源，它清潔、高效．工業(yè)合成氨時(shí)可聯(lián)產(chǎn)二甲醚，一定條件下，在容積固定的密閉設(shè)備中發(fā)生反應(yīng)：2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H＜0．
（1）若其它條件不變，升高反應(yīng)設(shè)備的溫度，H₂的轉(zhuǎn)化率

減少

（填“增大”、“減少”、“不變”）；若不改變反應(yīng)設(shè)備的溫度、不增大設(shè)備的壓強(qiáng)，能提高二甲醚產(chǎn)率的措施有（寫(xiě)一條）

及時(shí)分離出二甲醚或水

；
（2）相同溫度下，在兩個(gè)設(shè)備中進(jìn)行上述反應(yīng)，某時(shí)刻設(shè)備中各氣態(tài)物質(zhì)的濃度及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表所示．
①判斷設(shè)備 I中的反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)

是

（填“是”或“否”），該溫度下的平衡常數(shù)K=

1

；
②推測(cè)表中空格處v（正）與v（逆）的關(guān)系，并寫(xiě)出推測(cè)過(guò)程）

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.0，而設(shè)備 II中Q_c=c（CH₃OCH₃）?c³（H₂O）/c²（CO₂）?c⁶（H₂）
=1.0×10^-4×（2.0×10^-4）³/（2.0×10^-2）²（1.0×10^-2）⁶
=2.0，∴Q_c＞K，反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v（正）＜v（逆）

；
（3）若起始時(shí)CO₂和H₂的物質(zhì)的量比為1：3，某一時(shí)刻從上述正在進(jìn)行的反應(yīng)設(shè)備中分離走H₂和H₂O，得到CO₂（g）和CH₃OCH₃（g）的混合物．測(cè)算出該混合物中C、O兩原子的物質(zhì)的量比n（C）：n（O）=1：x，畫(huà)出以x為橫坐標(biāo)、上述反應(yīng)中H₂（g）的轉(zhuǎn)化率為縱坐標(biāo)的
的圖象（直線）．

Answer 1

分析：（1）升高溫度化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，根據(jù)平衡移動(dòng)原理來(lái)判斷提高二甲醚產(chǎn)率的措施；
（2）①平衡狀態(tài)的標(biāo)志是：正逆反應(yīng)速率相等，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式來(lái)計(jì)算平衡常數(shù)；
②根據(jù)任意態(tài)的濃度熵和平衡常數(shù)的關(guān)系來(lái)判斷是否是平衡狀態(tài)以及反應(yīng)的移動(dòng)方向；
（3）根據(jù)物質(zhì)的分子構(gòu)成以及物質(zhì)成分結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)來(lái)畫(huà)圖．

解答：解：（1）若其它條件不變，升高反應(yīng)設(shè)備的溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率減小減少，若不改變反應(yīng)設(shè)備的溫度、不增大設(shè)備的壓強(qiáng)，提高二甲醚產(chǎn)率即平衡正向移動(dòng)的方法是減少生成物的濃度，即，及時(shí)分離出二甲醚或水，故答案為：減少；及時(shí)分離出二甲醚或水；
（2）①設(shè)備I中正逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)是平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡常數(shù)K=

[CH3OCH3]?[H2O]3

[CO2]2?[H2]6

=

(1×10-4)4

(1×10-2)8

=1，故答案為：是；K=1；
②因?yàn)樵摲磻?yīng)的平衡常數(shù)K=1.0，而設(shè)備 II中Q_c=c（CH₃OCH₃）?c³（H₂O）/c²（CO₂）?c⁶（H₂）=1.0×10^-4×（2.0×10^-4）³/（2.0×10^-2）²（1.0×10^-2）⁶=2.0，所以Q_c＞K，反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v（正）＜v（逆），故答案為：因?yàn)樵摲磻?yīng)的平衡常數(shù)K=1.0，而設(shè)備 II中Q_c=c（CH₃OCH₃）?c³（H₂O）/c²（CO₂）?c⁶（H₂）=1.0×10^-4×（2.0×10^-4）³/（2.0×10^-2）²（1.0×10^-2）⁶=2.0，所以Q_c＞K，反應(yīng)正在向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v（正）＜v（逆）；
（3）根據(jù)二氧化碳和乙醚的分子式中碳原子和氧原子的分子構(gòu)成：二氧化碳中n（C）：n（O）=1：2，乙醚中n（C）：n（O）=2：1，當(dāng)x=0.5時(shí)，則n（C）：n（O）=2：1，此時(shí)物質(zhì)的組成只有乙醚，所以二氧化碳消耗完畢，此時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率是100%，當(dāng)x=2是，則物質(zhì)的組成是二氧化碳，反應(yīng)剛開(kāi)始，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為0，即，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合性較強(qiáng)，難度很大，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力．