Question

【題目】二甲醚又稱甲醚，簡稱DME，熔點-141.5℃，沸點-24.9℃，與石油液化氣(LPG) 相似，被譽為“21世紀的清潔燃料”。制備原理如下:

I.由天然氣催化制備二甲醚:

①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H1=- 283.6 kJ/mol

II.由合成氣制備二甲醚:

②CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H2=- 90.7 kJ/mol

③2CH3OH (g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H3

回答下列問題:

(1) 反應③中的相關的化學鍵鍵能數據如表:

化學鍵	H—H	C—O	H—O（水）	H—O（醇）	C—H
E/(kJ/mol )	436	343	465	453	413

△H3=_______kJ/mol。

(2) 制備原理I中，在恒溫、恒容的密閉容器中合成，將氣體按n(CH4): n(O2) =2: 1混合，能正確反映反應①中CH4的體積分數隨溫度變化的曲線是_______。下列能表明反應①達到化學平衡狀態的是________。

a.混合氣體的密度不變

b.反應容器中二甲醚的百分含量不變

c.反應物的反應速率與生成物的反應速率之比等于化學計量數之比

d.混合氣體的壓強不變

(3) 有人模擬制備原理II，在500K時的2L 的密閉容器中充入2mol CO和6mol H2，8min達到平衡，平衡時CO 的轉化率為80%，c(CH3OCH3)=0.3mol/L，用H2表示反應②的速率是______；可逆反應③的平衡常數K=_______。若在500K 時，測得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3)，此時反應③v ( 正)______v (逆)，說明原因________________。

Answer 1

【答案】 -24kJ/mol b bd 0.2mol/(L·min) 2.25 > 濃度商Q<2.25，反應正向進行，V(正)>v(逆)

【解析】(1)反應③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=反應物總鍵能-生成物總鍵能==-24kJ/mol；（2）升溫，反應①2CH4(g)+O2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H1=﹣283.6kJ/mol，向逆反應方向移動，能正確反映反應①中CH4的體積分數隨溫度變化的曲線是b；表明反應①2CH4(g)+O2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)達到化學平衡狀態的a．混合氣體的密度始終不變，故a錯誤；b．反應容器中二甲醚的百分含量不變，表明達到平衡，故b正確；c．反應物的反應速率與生成物的反應速率之比始終等于化學計量數之比；故c錯誤；d．混合氣體的壓強不變，表明達到平衡，故d正確。答案選bd；

（3） CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始量（mol/L） 1 3 0

轉化量（mol/L） 0.8 1.6 0.8

平衡量（mol/L） 0.2 1.4 0.8

v(H2)= =0.2mol/(Lmin)；

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

起始量（mol/L） 0.8 0 0

轉化量（mol/L） 0.6 0.3 0.3

平衡量（mol/L） 0.2 0.3 0.3

k= = 2.25；

若在500K時，容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3)時，設c(CH3OH)=x mol/L，則

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

在500K時，容器中（mol/L） x x x

濃度商Q==1＜2.25，反應正向進行，v(正)＞v(逆)。