Question

【題目】甲醇是一種重要的有機化工原料。

（1）已知：

①C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(g) ΔH1=-45.5 kJ/mol

②2CH3OH(g)→CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9 kJ/mol

③C2H5OH(g)→CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ/mol

請寫出乙烯和水蒸氣化合生成甲醇氣體的熱化學方程式：__________。

（2）合成甲醇的反應為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH。相同條件下，向容積相同的a、b、c、d、e五個密閉容器中分別充入等量的物質的量之比為1:2的CO和H2的混合氣體，改變溫度進行實驗，測得反應進行到t min時甲醇的體積分數如圖甲所示。

①溫度升高甲醇的體積分數增大的原因是__________．

②根據圖像判斷ΔH__________（填“>”、“<”或“=”）0。

（3）為了研究甲醇轉化為二甲醚的反應條件，某研究與小組在三個體積均為1.0 L的恒容密閉容器中發生反應：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9 kJ/mol。

容器編號	溫度/℃	起始物質的量/mol	平衡物質的量/mol
		CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
Ⅰ	T1	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	T1	0.40	A	a
Ⅲ	T2	0.20	0.090	0.090

①T1溫度下該反應的平衡常數K=__________；反應溫度T1__________T2（填“大于”或“小于”。）

②容器Ⅱ中a=__________。

③下列說法能說明反應達到平衡狀態的是__________（填字母）。

A．容器中氣體壓強不再變化

B．用CH3OH和CH3OCH3表示的反應速率之比為2:1

C．混合氣體的密度不變

D．容器內CH3OH和CH3OCH3的濃度之比為2:1
E．混合氣體中c(CH3OCH3)不變

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+2H2O(g)→2CH3OH(g) ΔH=+29.1 kJ/mol a到c反應未達平衡，溫度越高反應速率越快，甲醇的體積分數越大 < 4 大于 0.16 E

【解析】（1）依據蓋斯定律①-②+③可得C2H4(g)+2H2O(g) 2CH3OH(g)，ΔH=ΔH1-ΔH2+ΔH3=+29.1 kJ/mol。故答案為：C2H4(g)+2H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH=+29.1kJ/mol。

（2）①a、b點沒有達到平衡，c點恰好平衡，d、e為平衡狀態。a、c之間的點均不是平衡狀態，溫度升高，反應速率加快，相同時間內，生成的甲醇更多，甲醇的體積分數更大。

故答案為：a到c反應未達平衡，溫度越高反應速率越快，甲醇的體積分數越大；

②c、e之間的點均為平衡狀態，溫度升高，平衡向吸熱方向移動，該反應中溫度升高，甲醇的體積分數減小，則平衡向逆反應方向移動，所以正反應為放熱反應，△H＜0。

故答案為：＜。

（3）①根據表格數據，列出容器I中反應三段式：

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

起始物質的量/mol 0.20 0 0

變化物質的量/mol 0.16 0.080 0.080

平衡物質的量/mol 0.04 0.080 0.080

容器體積為1L，則平衡常數K===4；

該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CH3OCH3(g)含量減小。容器I和容器Ⅲ，起始時投入的CH3OH物質的量相同，而平衡時Ⅰ的CH3OCH3(g)含量低，說明容器Ⅰ的反應溫度較高，故T1大于T2。

故答案為：4；大于；

②反應2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)是反應前后氣體體積不變的反應，恒溫恒容條件下

Ⅰ、Ⅱ屬于等效平衡，Ⅱ的起始物質的量是I的2倍，則平衡時Ⅱ生成物量也為Ⅰ的2倍，故a=0.08×2=0.16。

故答案為：0.16；

③當變量不再改變時，反應達到平衡狀態。A、該反應為反應前后氣體數目不變，即氣體總物質的量n是定量，根據pV=nRT可知，恒溫恒容時，p、n成正比，所以容器內壓強為定量，故壓強不再變化不能說明反應達到平衡狀態，故A錯誤；B、正反應中，CH3OH與CH3OCH3的反應速率之比一直為2:1；逆反應中，CH3OH與CH3OCH3的反應速率之比也一直為2:1，所以CH3OH和CH3OCH3的速率之比為2:1不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；C、ρ=m/V，氣體的總質量是定量，恒容時體積也是定量，故密度為定量，密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故C錯誤；D、平衡時CH3OH和CH3OCH3的濃度之比可能為2:1，也可能不是2:1，不能說明反應達到平衡狀態，故D錯誤；E、c(CH3OCH3)是變量，當c(CH3OCH3)不變，說明反應達到平衡狀態，故E正確。

故答案為：E。