Question

【題目】以CO和H2為原料生產(chǎn)二甲醚(CH3OCH3)主要發(fā)生以下三個反應(yīng)

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

該反應(yīng)△H=_______________,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 molCO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),5分鐘后反應(yīng)達平衡,測得二甲醚的體積分數(shù)為1/6,則用CH3OCH3的濃度變化表示該反應(yīng)的速率為__________mol·L—1min—1,CO的轉(zhuǎn)化率為_________。

（3）下列措施中,既能加快反應(yīng)速率又能提高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

（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 0.12mol·L1·min1 60％ D 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）由蓋斯定律可得，總反應(yīng)3CO（g）+3H2（g） CH3OCH3（g）+CO2（g）為方程式①×2+②+③相加所得，故△H=2△H1＋△H2＋△H3=2×（-99）-24-41=-263 kJ·mol－1；總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分反應(yīng)的平衡常數(shù)之積，則K=K12·K2·K3 ．

（2）可用體積分數(shù)求出各物質(zhì)的濃度，然后再利用平衡常數(shù)的公式求出平衡常數(shù)，相同條件下，氣體的體積分數(shù)等于其物質(zhì)的量分數(shù)，設(shè)參加反應(yīng)的n（CO）=xmol，

該反應(yīng)中 4H2（g）+2CO（g）CH3OCH3（g）+H2O（g），

開始（mol） 8.0 4.0 0 0

反應(yīng)（mol） 2x x 0.5x 0.5x

平衡（mol）8.0-2x 4.0-x 0.5x 0.5x

二甲醚物質(zhì)的量分數(shù)= ×100%=1/6，解得：x=2.4；用CH3OCH3的濃度變化表示該反應(yīng)的速率為 =0.12mol·L1·min1 ；則CO的轉(zhuǎn)化率為2.4mol/4mol×100%=60%；（3）A、分離出二甲醚，降低生成物濃度，減慢反應(yīng)速率，故A錯誤；B、升高溫度，加快反應(yīng)速率，平衡逆向移動，產(chǎn)率降低，故B錯誤；C、改用高效催化劑，加快反應(yīng)速率，但平衡不移動，故C錯誤；D、增大壓強，加快反應(yīng)速率，平衡正向移動，能加快反應(yīng)速率又能提高CH3OCH3產(chǎn)率，D正確；故選D。（4）該工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率原因是反應(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。