Question

【題目】Ⅰ甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使甲醚在制藥、燃料、農藥等化學工業中有許多獨特的用途。

（1）已知：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1，某溫度下的平衡常數為400。此溫度下，在1 L的密閉容器中加入CH3OH，反應到某時刻測得各組分的物質的量濃度如下：

①平衡時，c(CH3OCH3)等于________ mol·L－1，反應混合物的總能量減少________ kJ。

②若在平衡后的容器中再加入與起始時等量的CH3OH，請在下圖中畫出CH3OH的濃度的曲線示意圖。

Ⅱ甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：2H2（g）+ CO（g）CH3OH（g）

（2）下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）

①該反應的平衡常數表達式K= ，△H 0（填“＞”、“＜”或“=”）．

②按下列物質的量發生反應，CO的轉化率由大到小的順序是 （填甲乙丙）．

（3）已知在常溫常壓下：化學反應①②③④的平衡常數分別為K1，K2，K3，K4

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g） K1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）K2

③H2O（g）=H2O（l）K3

④CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）K4

則K4= （用含有K1，K2，K3的代數式表達）

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）①1.6 ， 40 ， ②如圖所示

Ⅱ（2）①K= ②＜ ③甲＞丙＞乙 （3）

【解析】

試題分析：（1）①根據表中數據以及反應的化學方程式可知甲醇的起始濃度是0.8mol/L+1.24mol/L×2＝3.28mol/L

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

起始濃度（mol/L） 3.28 0 0

轉化濃度（mol/L） 2x x x

平衡濃度（mol/L）3.28－2x x x

則

解得x＝1.6

所以平衡時，c(CH3OCH3)等于1.6mol·L－1。消耗甲醇是3.2mol，所以反應混合物的總能量減少。

②若在平衡后的容器中再加入與起始時等量的CH3OH，則相當于是增大壓強，反應前后體積不變，則平衡

（2）①在一定溫度下，一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數比值，根據方程式可知該反應的平衡常數表達式K＝。根據表中數據可知升高溫度平衡常數減小，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，因此上述反應的正反應是放熱反應，則△H＜0。

②甲相當于在丙的基礎上增大氫氣濃度，提高CO的轉化率。乙相當于在丙的基礎上增大CO濃度，提高氫氣的轉化率，但降低CO的轉化率，則CO的轉化率由大到小的順序是甲＞丙＞乙。

（3）已知①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g） K1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）K2

③H2O（g）=H2O（l）K3

④CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）K4

則根據蓋斯定律可知①÷2＋③×2－②÷2即得到反應④，所以反應④的平衡常數。