Question

二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀界的新型燃料，在未來可能替代汽油、液化氣、煤氣等并具有優(yōu)良的環(huán)保性能．工業(yè)制備二甲醚在催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應：

①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₁=﹣90.7kJ•mol^﹣1

②2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=﹣23.5kJ•mol^﹣1

③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H₃=﹣41.2kJ•mol^﹣1

（1）若要增大反應①中H₂的轉化率，在其它條件不變的情況下可以采取的措施為　　．

A．加入某物質作催化劑   B．加入一定量CO   C．反應溫度降低  D．增大容器體積

（2）在某溫度下，若反應①的起始濃度分別為：c（CO）=1mol/L，c（H₂）=2mol/L，5min后達到平衡，CO的轉化率為50%，則5min內CO的平均反應速率為　　；

若反應物的起始濃度分別為：c（CO）=4mol/L，c（H₂）=a mol/L；達到平衡后，c（CH₃OH）=2mol/L，

a=　　mol/L．

（3）催化反應室中總反應3CO（g）+3H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=　^﹣．

Answer 1

考點：

化學平衡的影響因素；用蓋斯定律進行有關反應熱的計算；化學平衡的計算．

分析：

（1）已知反應①是體積減小的放熱反應，根據(jù)外界條件對平衡的影響分析；

（2）5min后達到平衡，CO的轉化率為50%，則△c（CO）=1mol/L×50%=0.5mol/L，根據(jù)v（CO）=計算v（CO）；

計算該溫度下的平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)計算平衡時氫氣的濃度，根據(jù)甲醇的平衡濃度計算氫氣濃度的變化量，進而計算a的值；

（3）根據(jù)蓋斯定律由已知的熱化學方程式乘以相應的數(shù)值進行加減，來構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的數(shù)值進行加減．

解答：

解：（1）已知反應①是體積減小的放熱反應，若要增大反應①中H₂的轉化率，則需要使平衡正移，所以改變的條件為加入一定量CO或反應溫度降低；

故答案為：BC；

（2）5min后達到平衡，CO的轉化率為50%，則△c（CO）=1mol/L×50%=0.5mol/L，所以v（CO）==0.1mol/（L•min）；

該溫度到達平衡時，c（CO）=0.5mol/L，c（H₂）=2.4mol/L﹣2×0.5mol/L=1.4mol/L，c（CH₃OH）=0.5mol/L，所以該溫度下，平衡常數(shù)k==，若反應物的起始濃度分別為：c（CO）=4mol/L，c（H₂）=a mol/L，達到平衡后，c（CH₃OH）=2mol/L，則平衡時c′（CO）=4mol/L﹣2mol/L=2mol/L，令平衡時氫氣的濃度為ymol/L，所以=

解得y=1.4，故a=2mol/L×2+1.4mol/L=5.4mol/L．

故答案為：0.1mol/（L•min）；5.4．

（3）已知：①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=﹣90.7kJ/mol，

②2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=﹣23.5kJ/mol，

③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H=﹣41.2kJ/mol，

由蓋斯定律可知，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=﹣246.1kJ/mol，

故答案為：﹣246.1kJ/mol．

點評：

本題考查熱化學方程式書寫，燃燒熱概念，平衡移動，圖象分析應用，原電池電極反應的書寫方法，題目難度中等．