Question

二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用．工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）利用水煤氣合成二甲醚的總反應(yīng)為：
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1；
它可以分為兩步，反應(yīng)分別如下：
①4H₂（g）+2CO（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）   △H1=-205.1kJ?mol-1
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂=

 

（2）在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，只改變一個(gè)條件能同時(shí)提高反應(yīng)速和CO的轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母代號(hào)）．
a．降低溫度    b．加入催化劑     c．縮小容器體積
d．增加H₂的濃度    e．增加CO的濃度
（3）在一體積可變的密閉容器中充入3molH₂，3molCO，1molCH₃OCH，1molCO₂，在一定溫度和壓強(qiáng)下發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），經(jīng)一定時(shí)間達(dá)到平衡，并測(cè)得平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍．問(wèn)：
①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：V（正）

 

V（逆）（填“＞”、“＜”或“=“），理由是：

 

②平衡時(shí)n（CH₃OCH₃）=

 

，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）改變條件增大反應(yīng)速率，可以采取加入催化劑、升溫、加壓、增大濃度等措施，且提高CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析解答；
（3）①平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍，說(shuō)明混合氣體總的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；
②設(shè)平衡時(shí)CH₃OCH₃的物質(zhì)的量變化量為xmol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，由平衡時(shí)密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時(shí)的

1

1.6

，據(jù)此列方程計(jì)算解答．

解答： 解：（1）已知：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1；
它可以分為兩步，反應(yīng)分別如下：
①4H₂（g）+2CO（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-205.1kJ?mol^-1；
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）
根據(jù)蓋斯定律可知，①+②可得3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1；
故△H₂=△H-△H₁=-246.4kJ?mol^-1-（-205.1kJ?mol^-1）=-41.3kJ?mol^-1，
故答案為：-41.3kJ?mol^-1；
（2）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故a錯(cuò)誤；
b．加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯(cuò)誤；
c．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．增加H₂的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故e錯(cuò)誤；
故答案為：cd；
（3）①平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍，同溫同壓下體積縮小密度增大，正反應(yīng)方向混合氣體總的物質(zhì)的量減小，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故反應(yīng)速率V（正）＞V（逆），
故答案為：＞；同溫同壓下體積縮小密度增大，反應(yīng)正向進(jìn)行混合氣體總的物質(zhì)的量減��；
②由平衡時(shí)密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時(shí)的

1

1.6

，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（3mol+3mol+1mol+1mol）×

1

1.6

=5mol，
設(shè)平衡時(shí)CH₃OCH₃的物質(zhì)的量變化量為xmol，則：
          3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
開(kāi)始（mol）：3       3          1          1
變化（mol）：3x      3x         x          x 
平衡（mol）：3-3x    3-3x       1+x        1+x
所以，3-3x+3-3x+1+x+1+x=5，解得x=0.75
故平衡時(shí)n（CH₃OCH₃）=1mol+0.75mol=1.75mol，
平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率=

0.75mol×3

3mol

×100%=75%，
故答案為：1.75mol；75%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡計(jì)算等，難度中等，（3）中注意判斷起始與平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量關(guān)系．