Question

【題目】二甲醚又稱甲醚，簡(jiǎn)稱DME，熔點(diǎn)-141.5℃，沸點(diǎn)-24.9℃，與石油液化氣(LPG) 相似，被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。制備原理如下:

I.由天然氣催化制備二甲醚:

①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H1=- 283.6 kJ/mol

II.由合成氣制備二甲醚:

②CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H2=- 90.7 kJ/mol

③2CH3OH (g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H3

回答下列問(wèn)題:

(1) 反應(yīng)③中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表:

化學(xué)鍵	H—H	C—O	H—O（水）	H—O（醇）	C—H
E/(kJ/mol )	436	343	465	453	413

△H3=_______kJ/mol。

(2) 制備原理I中，在恒溫、恒容的密閉容器中合成，將氣體按n(CH4): n(O2) =2: 1混合，能正確反映反應(yīng)①中CH4的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是_______。下列能表明反應(yīng)①達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________。

a.混合氣體的密度不變

b.反應(yīng)容器中二甲醚的百分含量不變

c.反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比

d.混合氣體的壓強(qiáng)不變

(3) 有人模擬制備原理II，在500K時(shí)的2L 的密閉容器中充入2mol CO和6mol H2，8min達(dá)到平衡，平衡時(shí)CO 的轉(zhuǎn)化率為80%，c(CH3OCH3)=0.3mol/L，用H2表示反應(yīng)②的速率是______；可逆反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=_______。若在500K 時(shí)，測(cè)得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3)，此時(shí)反應(yīng)③v ( 正)______v (逆)，說(shuō)明原因________________。

Answer 1

【答案】 -24kJ/mol b bd 0.2mol/(L·min) 2.25 > 濃度商Q<2.25，反應(yīng)正向進(jìn)行，V(正)>v(逆)

【解析】(1)反應(yīng)③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能==-24kJ/mol；（2）升溫，反應(yīng)①2CH4(g)+O2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1=﹣283.6kJ/mol，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，能正確反映反應(yīng)①中CH4的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是b；表明反應(yīng)①2CH4(g)+O2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的a．混合氣體的密度始終不變，故a錯(cuò)誤；b．反應(yīng)容器中二甲醚的百分含量不變，表明達(dá)到平衡，故b正確；c．反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比始終等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；故c錯(cuò)誤；d．混合氣體的壓強(qiáng)不變，表明達(dá)到平衡，故d正確。答案選bd；

（3） CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始量（mol/L） 1 3 0

轉(zhuǎn)化量（mol/L） 0.8 1.6 0.8

平衡量（mol/L） 0.2 1.4 0.8

v(H2)= =0.2mol/(Lmin)；

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始量（mol/L） 0.8 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol/L） 0.6 0.3 0.3

平衡量（mol/L） 0.2 0.3 0.3

k= = 2.25；

若在500K時(shí)，容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3)時(shí)，設(shè)c(CH3OH)=x mol/L，則

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

在500K時(shí)，容器中（mol/L） x x x

濃度商Q==1＜2.25，反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)＞v(逆)。