Question

二甲醚（DME）水蒸氣重整制氫是一種有效解決氫源的方案，其包含的化學反應有：
CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）=2CH₃OH（g）△H₁=24.52kJ?mol^-1
CH₃OH（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=90.73kJ?mol^-1
H₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=±M kJ?mol^-1
（1）已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學鍵	C≡O （CO）	C=O	H-O	H-H
鍵能（kJ?mol-1）	1070	801	463	436

對于反應H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），在一密閉容器中加入1mol H₂O（g）和1mol CO（g）充分反應后

 

（填“放出”或“吸收”）的熱量

 

（填“＞”、“=”或“＜”）M kJ．如圖中符合其能量變化的為

 

．
A．B．
C．D．
（2）1840年，俄國化學家蓋斯在分析許多化學反應的熱效應的基礎上，提出“一個化學反應，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的”．請計算總反應式為CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）=2CO₂（g）+6H₂（g） 的△H=

 

kJ?mol^-1；在一定條件下，體積恒定的密閉容器中發(fā)生該反應，下列能表示某時刻已達到了平衡狀態(tài)的是

 

（填選項）．
A．容器內氣體壓強不再發(fā)生改變
B．6v（CH₃OCH₃）=v（H₂）
C．各組分的密度不再發(fā)生改變
D． n（CH₃OCH₃）：n（H₂O）：n（CO₂）：n（H₂）=1：3：2：6
E．CO₂的體積分數(shù)為

1

6

（3）已知CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g），一定溫度下在一2L密閉容器中充入0.1mol CH₃OCH₃（g）和0.2mol H₂O（g）發(fā)生該反應，經過5min達到平衡，此時CH₃OCH₃（g）的物質的量分數(shù)為10%，則用CH₃OH （g）表示的平均反應速率為

 

；與反應前容器內壓強相比反應后容器內壓強

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和得到反應能量變化；可能反應不能進行徹底分析判斷反應放出熱量；依據(jù)反應是吸熱反應方向判斷反應物能量低于生成物能量判斷；
（2）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式，平衡標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變分析判斷選項；
（3）依據(jù)化學平衡三段式列式計算，反應速率v=

△c

△t

得到反應速率，結合反應前后氣體體積不變的反應方向判斷；

解答： 解：（1）反應H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），焓變△H₃=2×463KJ/mol+1070KJ/mol-2×801KJ/mol-436KJ/mol=+42KJ/mol；在一密閉容器中加入1mol H₂O（g）和1mol CO（g）充分反應吸熱，反應為可逆反應，吸收的熱量小于MKJ；
A、圖A中符合其能量變化，反應物能量低于生成物，故A符合；
B、圖象中斷裂化學鍵需要吸收能量，所以分子能量低于原子能量，故B錯誤；
C、生成物分子斷裂化學鍵為原子吸收能量，故C錯誤；
D、圖象中反應物能量高于生成物，不是吸熱過程，故D錯誤；
故答案為：吸熱，＜，A；
（2）二甲醚（DME）水蒸氣重整制氫是一種有效解決氫源的方案，其包含的化學反應有：
①CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）=2CH₃OH（g）△H₁=24.52kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=90.73kJ?mol^-1
③H₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=42kJ?mol^-1
結合蓋斯定律計算①+②×2+③×2得到：CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）=2CO₂（g）+6H₂（g）△H=289.98KJ/mol；
CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）=2CO₂（g）+6H₂（g）反應是氣體體積增大的吸熱反應反應的平衡狀態(tài)時正逆反應速率相同，各組分含量保持不變；
A．反應前后氣體體積變化，容器內氣體壓強不再發(fā)生改變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，是正反應速率之比，6v（CH₃OCH₃）=v（H₂），不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應前后氣體質量相同，體積相同，各組分的密度始終不發(fā)生改變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D． n（CH₃OCH₃）：n（H₂O）：n（CO₂）：n（H₂）=1：3：2：6，是反應物質的量之比，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．CO₂的體積分數(shù)為

1

6

，體積分數(shù)不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：AE；
（3）已知CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g），一定溫度下在一2L密閉容器中充入0.1mol CH₃OCH₃（g）和0.2mol H₂O（g）發(fā)生該反應，依據(jù)化學平衡三段式列式，設反應甲醚物質的量為x；
           CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g），
起始量（mol） 0.1        0.2        0
變化量（mol） x           x         2x
平衡量（mol）0.1-x      0.2-x       2x
經過5min達到平衡，此時CH₃OCH₃（g）的物質的量分數(shù)為10%，

0.1-x

0.1+0.2

×100%=10%
x=0.07mol
則用CH₃OH （g）表示的平均反應速率=

2×0.07mol 2L

5min

=0.014mol/L?min；
反應前后去體積不變，所以與反應前容器內壓強相比反應后容器內壓強不變；
故答案為：0.014mol/L?min，不變；

點評：本題考查了化學反應能量變化分析判斷，圖象理解應用，鍵能計算反應焓變的方法，化學平衡計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．