Question

【題目】一定溫度下，在三個體積都為2L的恒容密閉容器中發生反應：

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

回答下列問題：

（1）反應的△H_________O （填“＞”或“＜”）；判斷的理由是_____________。容器I到達平衡所需的時間為20s，反應速率v(CH3OH)為_________mol/(L·s)。390℃時該反應的平衡常數K1=________（填數值）。

（2）容器II達平衡時，壓強是容器I的兩倍，CH3OH的體積分數和容器I中的相同，CH3OH起始的物質的量為__________；平衡時CH3OH(g)的體積分數為___________。

（3）t分鐘后容器III達到平衡，t_________20s（填“>”“<”或“=”）。判斷的理由是________。

請在右圖中分別畫出容器I和容器III中CH3OH(g)濃度變化的曲線示意圖。

（4）390℃，若向3L容器中充入0.9mol CH3OH(g), 0.6mol CH3OCH3(g)和0.3molH2O(g)，則起始時該反應速率V正_________V逆。（填“>”“<”或“=”）

Answer 1

【答案】（1）<（1分）；投料量相同時，溫度高的容器，平衡時二甲醚的物質的量小，說明反應為放熱反應，△H小于0。（2分）0.004（2分）；K1=4（1分）；（2）0.40mol（1分）；0.4（1分）；

（3）>(1分)；甲醇的起始濃度相同，但容器I的溫度大于容器III的溫度，溫度越高，速度越快；

（4）>（2分）

【解析】

試題分析：（1）化學平衡常數的大小只與溫度有關，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，反應Ⅰ、Ⅲ起始量相同，Ⅰ的CH3OCH3（g）含量低，說明降溫正向移動，正反應為放熱過程，所以△H小于0；

2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始量（mol） 0.2 0 0

轉化量（mol） 0.16 0.08 0.08

平衡量（mol） 0.04 0.08 0.08

所以v（CH3OH）==0.004molL-1min-1

平衡常數K=c(CH 3OCH 3)c(H 2O)/c 2(CH 3OH) =0.08×0.08/0.042=4

（2）容器Ⅱ達平衡時，CH3OH的體積分數和容器Ⅰ中的相同，則互為等效平衡，又該反應為氣體體積不變的反應，所以只要反應物成比例即等效，又壓強容器Ⅱ達平衡時是容器Ⅰ的兩倍，所以開始反應物也應該是容器Ⅰ的兩倍，則CH3OH起始的物質的量為0.40mol；等效平衡各物質的體積分數相同，所以平衡時CH3OCH3（g）的體積分數與容器Ⅰ相同，根據（1）的三段式，則容器Ⅰ平衡時CH3OCH3（g）的體積分數為=0.4，所以容器Ⅱ平衡時CH3OCH3（g）的體積分數也為0.4；

（3）溫度越低，反應速率越小，達到平衡時所需的時間越長，Ⅰ、Ⅲ相比，Ⅲ的溫度低，反應速率越小，需要的時間長，所以t分鐘后容器Ⅲ達到平衡，t大于20min；又由容器Ⅰ和容器Ⅲ的數據，開始時CH3OH（g）濃度相同，平衡時容器ⅠCH3OH（g）濃度為(0.200.08×2)/2=0.02mol/L，平衡時容器ⅢCH3OH（g）濃度為(0.200.09×2)/2=0.01mol/L，所以圖像為（見答案）；

（4）c（CH3OH）=0.9÷3=0.3mol/L、c（CH3OCH3 ）=0.6÷3=0.2mol/L、c（H2O）=0.3÷3=0.1mol/L，濃度商=（0.2×0.1）/0.32=2/9，因為390℃時該反應的平衡常數K=4，所以平衡向正反應方向移動，v正＞v逆。