Question

【題目】二甲醚（CH3OCH3）以其優(yōu)良的性質(zhì)，被稱為21世紀(jì)的新型“清潔能源”，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的新工藝主要發(fā)生三個(gè)反應(yīng)：

①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-91kJmol-1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1

③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJmol-1

回答下列問(wèn)題：

（1）寫出新工藝的總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______

（2）某溫度下在2L恒容密閉容器中加入CH3OH發(fā)生反應(yīng)②，測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	1	2	3	4
n（CH3OH）/mol	1.02	0.42	0.22	0.02	0.02

①反應(yīng)在2min內(nèi)以CH3OCH3表示的化學(xué)反應(yīng)速率為______

②該溫度下的反應(yīng)的平衡常數(shù)為______

（3）一定條件下的密閉容器中，在總反應(yīng)達(dá)到平衡前，要使在單位時(shí)間內(nèi)提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是______

A 增大壓強(qiáng) B 加入催化劑C 減少CO2的濃度 D 降低體系溫度

（4）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CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的規(guī)律如圖1，試解釋原因：______

（5）該研究者還測(cè)定了相同條件下氫氣的殘留量，請(qǐng)?jiān)趫D2中劃出H2的殘留量隨溫度變化的曲線______

Answer 1

【答案】3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol 0.10mol/（Lmin） 625 AB 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

【解析】

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-91kJmol-1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1

③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJmol-1

蓋斯定律計(jì)算①×2+（②+③）得到CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3的熱化學(xué)方程式為：3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247kJ/mol；

（2）①2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1，反應(yīng)在2min內(nèi)以CH3OCH3表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（CH3OCH3）=v（CH3OH）=×=0.10mol/（Lmin），

故答案為：0.10mol/（Lmin）；

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始量（mol/L） 0.51 0 0

變化量（mol/L） 0.5 0.25 0.25

平衡量（mol/L） 0.01 0.25 0.25

該溫度下的反應(yīng)的平衡常數(shù)K==625；

（3）3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol，反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要使在單位時(shí)間內(nèi)提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)將平衡正向移動(dòng)或加快化學(xué)反應(yīng)速率。

A．增大壓強(qiáng) 既能加快化學(xué)反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)A正確；

B．加入催化劑加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，單位時(shí)間內(nèi)提高CO的轉(zhuǎn)化率，選項(xiàng)B正確；

C．減少CO2的濃度，反應(yīng)速率減小，單位時(shí)間內(nèi)CO轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．降低體系溫度，反應(yīng)速率減小，單位時(shí)間內(nèi)提高CO的轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

答案選AB；

（4）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��；

（5）3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)開始正向進(jìn)行，氫氣殘留量減小，到240°C左右反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，升溫平衡逆向移動(dòng)，氫氣殘留量增加，H2的殘留量隨溫度變化的曲線為：；