Question

【題目】如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運(yùn)用所學(xué)知識，解決下列問題：
（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：K= ，它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為；
（2）二甲醚（CH3OCH3）在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用，工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3 ． 工業(yè)制備二甲醚在催化反應(yīng)室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進(jìn)行下列反應(yīng)： ①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1
（i）催化反應(yīng)室中總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ， 830℃時(shí)反應(yīng)③的K=1.0，則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（ii）在某溫度下，若反應(yīng)①的起始濃度分別為：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為50%，若反應(yīng)物的起始濃度分別為：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；達(dá)到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=mol/L．
（iii）反應(yīng)②在t℃時(shí)的平衡常數(shù)為400，此溫度下，在0.5L的密閉容器中加入一定量的甲醇，反應(yīng)到某時(shí)刻測得各組分的物質(zhì)的量濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/（molL﹣1）	0.8	1.24	1.24

①此時(shí)刻，v正v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②平衡時(shí)二甲醚的物質(zhì)的量濃度是 ．

Answer 1

【答案】
（1）C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
（2）3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣247kJ?mol﹣1；＞；5.4；大于；1.6mol/L
【解析】解：（1）化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，根據(jù)元素守恒知，反應(yīng)物中還含有固體碳，由化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式知，該反應(yīng)方程式為C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），所以答案是：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）；（2）（i）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1將方程式①×2+②+③得3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g），△H=2（﹣90.7kJmol﹣1）+（﹣23.5kJmol﹣1）+（﹣41.2kJmol﹣1）=﹣247kJmol﹣1 ， ③的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大，所以在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K＞1.0， 所以答案是：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣247kJmol﹣1；＞；
（ii）該反應(yīng)中

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
開始（mol/L）	1	2.4		0
反應(yīng)（mol/L）	1×50%	1×50%×2		1×50%
平衡（mol/L）	0.5	1.4		0.5

化學(xué)平衡常數(shù)K= = ，
溫度不變化學(xué)平衡常數(shù)K不變，
該反應(yīng)中

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
開始（mol/L）	4	a		0
反應(yīng)（mol/L）	2	4		2
平衡（mol/L）	2	a﹣4		2

化學(xué)平衡常數(shù)K= = ，
a=5.4，
所以答案是：5.4；
（iii）①濃度商= =2.4＜400，平衡正向移動(dòng)，則v正 大于 v逆 ，
所以答案是：大于；
②設(shè)達(dá)到平衡時(shí)二甲醚反應(yīng)的物質(zhì)的量濃度為xmol/L，
該反應(yīng)

	2CH3OH（g）		CH3OCH3（g）+	H2O
開始（mol/L）	0.8		1.24	1.24
反應(yīng)（mol/L）	2x		x	x
平衡（mol/L）	0.8﹣2x		1.24+x	1.24+x

化學(xué)平衡常數(shù)K= =400
x=0.36，
則平衡時(shí)二甲醚的物質(zhì)的量濃度=（1.24+0.36）mol/L=1.6mol/L，
所以答案是：1.6mol/L．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識點(diǎn)，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．