Question

【題目】二甲醚(DME)被譽為“21世紀的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=90.7 kJ·mol1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=23.5 kJ·mol1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=41.2 kJ·mol1

回答下列問題：

（1）則反應3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=___________kJ·mol1。

（2）反應②達平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3產率的有___________。

A．加入CH3OH B．升高溫度 C．增大壓強 D．移出H2O E．使用催化劑

（3）以下說法能說明反應3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)達到平衡狀態的有___________。

A．H2和CO2的濃度之比為3∶1

B．單位時間內斷裂3個H—H同時斷裂1個C=O

C．恒溫恒容條件下，氣體的密度保持不變

D．恒溫恒壓條件下，氣體的平均摩爾質量保持不變

E．絕熱體系中，體系的溫度保持不變

（4）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示：

已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數。

①該反應△H_____0（填“>”、“<”或“=”），550 ℃時，平衡后若充入惰性氣體，平衡__________（填“正移”、“逆移”或“不移動”）。

②650 ℃時，反應達平衡后CO2的轉化率為_____________（保留2位有效數字）。

③T時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp=_________p總。

Answer 1

【答案】246.1DDE>正移25%0.5

【解析】（1）2×①＋②＋③得出△H=②△H1＋△H2＋△H3=[2×(－90.7)－23.5－41.2]kJ·mol－1=－246.1kJ·mol－1；(2)A、加入CH3OH，因為反應前后氣體系數之和相等，因此CH3OCH3的產率保持不變，故錯誤；B、正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CH3OCH3產率降低，故錯誤；C、反應前后氣體系數之和不變，增大壓強，平衡不移動，CH3OCH3產率不變，故錯誤；D、移出H2O，平衡向正反應方向移動，CH3OCH3的產量增加，產率增大，故正確；E、催化劑對化學平衡無影響，因此CH3OCH3的產率不變，故錯誤；（3）A、不清楚開始時通入量是多少，因此兩者濃度比為3：1，無法判斷是否達到平衡，故錯誤；B、斷裂3molH－H鍵，消耗3molH2，斷裂1molC=O鍵，消耗0.5molCO2，兩者比值不等于化學計量數之比，因此不能說明反應達到平衡，故錯誤；C、組分都是氣體，因此氣體質量不變，又是恒容狀態，體積不變，根據密度的定義，密度始終不變，因此密度不變，不能說明反應達到平衡，故錯誤；D、組分都是氣體，氣體質量不變，但反應前后氣體系數之和不等，根據摩爾質量的定義，摩爾質量發生變化，因此當平均摩爾質量不變，說明反應達到平衡，故正確；E、是絕熱容器，溫度發生變化，當溫度不再改變，說明反應達到平衡，故正確；(4)①根據圖像，隨著溫度升高，CO2的體積分數降低，說明平衡向正反應方向進行，根據勒夏特列原理，正反應方向是吸熱反應，即△H>0，恒壓狀態下，充入非反應氣體，體積增大，組分濃度降低，平衡向正反應方向移動；（5）② C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始： 1 0

變化： x 2x

平衡： 1－x 2x 2x/(1＋x)×100%=40%，解得x=0.25mol/L，即CO2的轉化率為0.25/1×100%=25%；（6）T℃是CO的平衡分壓為50%p總，CO2的分壓為50% p總，Kp=p2(CO)/p(CO2)=0.5p總。