Question

【題目】乙醇是一種優(yōu)質(zhì)的液體燃料，二甲醚與合成氣制乙醇是目前合成乙醇的一種新途徑，總反應(yīng)為：CH3OCH3（g）+CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）+C2H5OH（g）．向反應(yīng)系統(tǒng)中同時(shí)通入二甲醚、一氧化碳和氫氣，先生成中間產(chǎn)物乙酸甲酯后，繼而生成乙醇．發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

	反應(yīng)過(guò)程	化學(xué)方程式	不同溫度下的K
			273.15K	1000K
Ⅰ	二甲醚羰基化反應(yīng)	CH3OCH3（g）+CO（g）CH3COOCH3（g）	1016.25	101.58
Ⅱ	乙酸甲酯加氫反應(yīng)	CH3COOCH3（g）+2H2（g）CH3OH（g）+C2H5OH（g）	103.97	10﹣0.35

回答下列問(wèn)題：
（1）二甲醚碳基化反應(yīng)的△H0 （填“＞”“＜”“=”）．
（2）若反應(yīng)在恒溫恒容下進(jìn)行，下列可說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 ．
A.2v（CH3COOCH3）=v（H2）
B.密閉容器中總壓強(qiáng)不變
C.密閉容器中混合氣體的密度保持不變
D.密閉容器中C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)保持不變
（3）總反應(yīng)CH3OCH3（g）+CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）+C2H5OH（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ， 隨溫度的升高，總反應(yīng)的K將（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）在壓強(qiáng)為1Mpa條件下，溫度對(duì)二甲醚和乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率影響如圖1所示，溫度對(duì)平衡體系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影響如圖2所示．觀察圖2可知乙酸甲酯含量在 300K～600K范圍內(nèi)發(fā)生變化是 ， 簡(jiǎn)要解釋產(chǎn)生這種變化的原因 ．
（5）將CH3OCH3（g）和CO（g）按物質(zhì)的量之比1：1充入密閉容器中發(fā)生碳基化反應(yīng)，在T K時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)間（min） 濃度（molL﹣1）	0	10	20	30	40	50
CH3OCH3（g）	2.00	1.80	1.70	1.00	0.50	0.50
CO（g）	2.00	1.80	1.70	1.00	0.50	0.50
CH3COOCH3（g）	0	0.20	0.30	1.00	1.50	1.50

①20min時(shí)，只改變了某一條件，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是（填字母）．
A．通入一定量的CO B．移出一定量的CH3OCH3C．加入合適的催化劑
②在圖3中畫出TK，CH3COOCH3（g）的體積分?jǐn)?shù)隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線 ．

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【答案】
（1）＜
（2）BD
（3）；減小
（4）隨溫度升高而增大；該溫度范圍，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)化率都很大，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以乙酸甲酯的含量升高
（5）C；
【解析】解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度從273.15K升高到1000K，反應(yīng)CH3OCH3（g）+CO（g）CH3COOCH3（g）的平衡常數(shù)從1016.25變?yōu)?01.58 ， 升高溫度平衡常數(shù)減小，則升高溫度平衡向著逆向移動(dòng)，說(shuō)明逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)的焓變△H＜0，所以答案是：＜；（2）CH3OCH3（g）+CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）+C2H5OH（g），反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，2v（CH3COOCH3）=v（H2）為正反應(yīng)速率之比，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，密閉容器中總壓強(qiáng)不變說(shuō)明物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．氣體質(zhì)量和體積不變，密閉容器中混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．密閉容器中C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；
所以答案是：BD；（3）CH3OCH3（g）+CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）+C2H5OH（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨溫度的升高，平衡逆向進(jìn)行，總反應(yīng)的K減小，
所以答案是： ；減小；（4）觀察圖2可知乙酸甲酯含量在 300K～600K范圍內(nèi)發(fā)生變化是隨溫度升高而增大，該溫度范圍，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)化率都很大，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以乙酸甲酯的含量升高，
所以答案是：隨溫度升高而增大；該溫度范圍，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)化率都很大，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以乙酸甲酯的含量升高；（5）①CH3OCH3（g）+CO（g）CH3COOCH3（g）△H＜0，20min時(shí)到30min，CH3OCH3（g）和CO（g）物質(zhì)的量難度減小0.7mol/L，生成的CH3COOCH3（g）物質(zhì)的量難度增加0.7mool/L，和10min﹣20min內(nèi)反應(yīng)的變化可知，轉(zhuǎn)化率與20min時(shí)到30min的轉(zhuǎn)化率相同，反應(yīng)速率增加，反應(yīng)比例關(guān)系符合化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率未變，說(shuō)明是加入了催化劑，
A．通入一定量的CO 會(huì)提高 CH3OCH3（g）的轉(zhuǎn)化率，CO轉(zhuǎn)化率減小，不符合表中數(shù)據(jù)變化，故A錯(cuò)誤；
B．移出一定量的CH3OCH3 會(huì)提高，故B錯(cuò)誤；
C．加入合適的催化劑會(huì)提高反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
所以答案是：C；
②圖表中數(shù)據(jù)可知，20min后反應(yīng)速率增大，是加入了催化劑，圖象中變化快，40min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)乙酸甲酯體積含量= ×100%=60%，40min后含量不再發(fā)生變化，畫出的圖象為： ，
所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等即可以解答此題．

Answer 1

【答案】
（1）＜
（2）BD
（3）；減小
（4）隨溫度升高而增大；該溫度范圍，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)化率都很大，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以乙酸甲酯的含量升高
（5）C；
【解析】解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度從273.15K升高到1000K，反應(yīng)CH3OCH3（g）+CO（g）CH3COOCH3（g）的平衡常數(shù)從1016.25變?yōu)?01.58 ， 升高溫度平衡常數(shù)減小，則升高溫度平衡向著逆向移動(dòng)，說(shuō)明逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)的焓變△H＜0，所以答案是：＜；（2）CH3OCH3（g）+CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）+C2H5OH（g），反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，2v（CH3COOCH3）=v（H2）為正反應(yīng)速率之比，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，密閉容器中總壓強(qiáng)不變說(shuō)明物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．氣體質(zhì)量和體積不變，密閉容器中混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．密閉容器中C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；
所以答案是：BD；（3）CH3OCH3（g）+CO（g）+2H2 （g）CH3OH（g）+C2H5OH（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨溫度的升高，平衡逆向進(jìn)行，總反應(yīng)的K減小，
所以答案是： ；減小；（4）觀察圖2可知乙酸甲酯含量在 300K～600K范圍內(nèi)發(fā)生變化是隨溫度升高而增大，該溫度范圍，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)化率都很大，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以乙酸甲酯的含量升高，
所以答案是：隨溫度升高而增大；該溫度范圍，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)化率都很大，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以乙酸甲酯的含量升高；（5）①CH3OCH3（g）+CO（g）CH3COOCH3（g）△H＜0，20min時(shí)到30min，CH3OCH3（g）和CO（g）物質(zhì)的量難度減小0.7mol/L，生成的CH3COOCH3（g）物質(zhì)的量難度增加0.7mool/L，和10min﹣20min內(nèi)反應(yīng)的變化可知，轉(zhuǎn)化率與20min時(shí)到30min的轉(zhuǎn)化率相同，反應(yīng)速率增加，反應(yīng)比例關(guān)系符合化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率未變，說(shuō)明是加入了催化劑，
A．通入一定量的CO 會(huì)提高 CH3OCH3（g）的轉(zhuǎn)化率，CO轉(zhuǎn)化率減小，不符合表中數(shù)據(jù)變化，故A錯(cuò)誤；
B．移出一定量的CH3OCH3 會(huì)提高，故B錯(cuò)誤；
C．加入合適的催化劑會(huì)提高反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
所以答案是：C；
②圖表中數(shù)據(jù)可知，20min后反應(yīng)速率增大，是加入了催化劑，圖象中變化快，40min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)乙酸甲酯體積含量= ×100%=60%，40min后含量不再發(fā)生變化，畫出的圖象為： ，
所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等即可以解答此題．