Question

【題目】甲醚(CH3OCH3)是一種新型能源。

已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1=-99kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H2=-24kJ/mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H3=-41kJ/mol

回答下列問(wèn)題：

(1)寫出CO和H2反應(yīng)生成CO2和CH3OCH3(g)的熱化學(xué)方程式：________________。

(2)下列措施能提高反應(yīng)①中CO的平衡轉(zhuǎn)化率的是________(填字母)。

A.增大壓強(qiáng) B.升高溫度 C.增大H2濃度 D.加高效催化劑

(3)在恒溫恒容條件下只發(fā)生反應(yīng)③，下列情況表明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是________(填字母)。

A.氣體壓強(qiáng)保持不變 B.氣體密度保持不變

C.保持不變 D.濃度商保持不變

(4)在一定溫度(T℃)下，向恒容密閉容器中投入一定量CH3OH氣體，只發(fā)生反應(yīng)②。氣體混合物中CH3OCH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)[φ(CH3OCH3)]與反應(yīng)時(shí)間(t)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示。

t/min	0	15	30	45	80	100
[φ(CH3OCH3)]	0	0.05	0.08	0.09	0.10	0.10

①30min時(shí)，CH3OH的轉(zhuǎn)化率α(CH3OH)________％；該溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________（用分?jǐn)?shù)表示）。

②反應(yīng)速率v=v正-v逆，其中v正=k正φ2(CH3OH)、v逆=k逆φ(CH3OCH3)φ(H2O)，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，φ為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。15min時(shí)________(結(jié)果保留2位小數(shù))

(5)在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)③，平衡常數(shù)為K，pK=-lg2K。pK溫度的關(guān)系如圖所示，圖中曲線________（填“a”或“b”）能反映平衡常數(shù)變化趨勢(shì)。

(6)在CO2處理過(guò)的飽和KHCO3溶液中，電解活化的CO2制備CH3OCH3的原理如圖所示，陰極有HCO3-生成，該電的電極反應(yīng)式為________。

Answer 1

【答案】3CO(g)+3H2(g)CO2(g)+CH3OCH3(g) H=-263kJ/mol AB CD 16 5.06 a 14CO2+12e-+9H2O=CH3COH3+12HCO3-

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律2①+②+③可得④；

(2)根據(jù)勒夏特列原理判斷。

(3)反應(yīng)③中氣體的計(jì)量數(shù)左右兩邊相等，則反應(yīng)自始至終，容器的壓強(qiáng)、物質(zhì)的量、密度不變，不能作為平衡的標(biāo)志，反應(yīng)平衡時(shí)，n(CO)、n(CO2)的量不再改變，濃度不再改變；

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，反應(yīng)再80min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，φ(CH3OCH3)為0.10，

(5)反應(yīng)③的焓變小于零，為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；

(6)電解陰極得電子由CO2生成CH3OCH3時(shí)，有HCO3-生成。

(1)④3CO(g)+3H2(g)CO2(g)+CH3OCH3(g)，根據(jù)蓋斯定律2①+②+③可得④，3CO(g)+3H2(g)CO2(g)+CH3OCH3(g) H=-263kJ/mol；

(2)提高反應(yīng)①中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理增大壓強(qiáng)和降低溫度可使平衡正向移動(dòng)或提高氫氣的用量，答案為AB；

(3)反應(yīng)③中氣體的計(jì)量數(shù)左右兩邊相等，則反應(yīng)自始至終，容器的壓強(qiáng)、物質(zhì)的量、密度不變，不能作為平衡的標(biāo)志，反應(yīng)平衡時(shí)，n(CO)、n(CO2)的量不再改變，濃度不再改變，答案為CD。

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，反應(yīng)再80min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，φ(CH3OCH3)為0.10，

①30min時(shí)，根據(jù)三段式，=0.08，解的x=0.16a，CH3OH的轉(zhuǎn)化率α(CH3OH)=×100%=16%；同理，平衡時(shí)x=0.2，K==；

②15min時(shí)，根據(jù)三段式，=0.05，解的x=0.1a，則φ(CH3OCH3)=φ(H2O)=0.05a，φ2(CH3OH)=(0.9a)2，平衡時(shí)，v正=k正φ2(CH3OH)=v逆=k逆φ(CH3OCH3)φ(H2O)，=K，==5.06；

(5)反應(yīng)③的焓變小于零，為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，pK=-lg2K，則pK增大，a能反映平衡常數(shù)變化趨勢(shì)；

(6)在CO2處理過(guò)的飽和KHCO3溶液中，電解陰極得電子，由CO2生成CH3OCH3時(shí)，有HCO3-生成，電極反應(yīng)式為14CO2+12e-+9H2O=CH3COH3+12HCO3-。