Question

二甲醚（CH₃OCH₃）在未來(lái)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的工藝主要發(fā)生三個(gè)反應(yīng)：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-91kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ?mol^-1
回答下列問(wèn)題：
（1）該工藝總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

 

，平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（2）增大壓強(qiáng)，CH₃OCH₃的產(chǎn)率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）為了尋找合適的反應(yīng)溫度，研究者進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，每次試驗(yàn)保持原料氣組成、壓強(qiáng)、
反應(yīng)時(shí)間等因素不變，試驗(yàn)結(jié)果如圖．該條件下，溫度為

 

時(shí)最合適．低于此溫度CO轉(zhuǎn)化率不高的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）運(yùn)用蓋斯定律的原理，從待求反應(yīng)出發(fā)，分析待求反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物在已知反應(yīng)中的位置，通過(guò)相互加減可得；根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行解答，平衡時(shí)生成物濃度冪之積比反應(yīng)物濃度冪之積；
（2）根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響來(lái)回答；
（3）由圖表可知，在較低溫時(shí)，反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響，隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大，CO的轉(zhuǎn)化率也增大；在較高溫時(shí)，反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡，隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率減小．

解答： 解：（1）已知①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-91kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ?mol^-1，平衡常數(shù)K=

c(CH3OCH3)?c(CO2)

c3(CO)?c3(H2)

；
故答案為：3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ?mol^-1；

c(CH3OCH3)?c(CO2)

c3(CO)?c3(H2)

；
（2）增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，所以CH₃OCH₃的產(chǎn)率增大，故答案為：增大；
（3）由圖表可知，溫度低于240℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而增大；溫度高于240℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減小，
在較低溫時(shí)，各反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響，隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大，CO的轉(zhuǎn)化率也增大；在較高溫時(shí)，各反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)限度影響，隨著溫度的升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率減小．
故答案為：240℃；在較低溫時(shí)，各反應(yīng)體系均未達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率主要受反應(yīng)速率影響，隨著溫度的升高反應(yīng)速率增大，CO的轉(zhuǎn)化率也增大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、平衡移動(dòng)、化學(xué)平衡常數(shù)等，難度中等，難點(diǎn)在于讀圖明白溫度為240℃時(shí)反應(yīng)體系均已達(dá)到平衡．