Question

【題目】二甲醚又稱甲醚,簡稱 DME，熔點，沸點，與石油液化氣(LPG)相似，被譽為“21世紀(jì)的清潔燃料”。 由合成氣()制備二甲醚的反應(yīng)原理如下：

①

②

回答下列問題：

（1）已知:，若由合成氣() 制備 ，且生成，其熱化學(xué)方程式為_______________。

（2）有人模擬該制備原理：500K時，在2L的密閉容器中充入和. 5min達(dá)到平衡,平衡時測得，，此時的轉(zhuǎn)化率為___________。用 表示反應(yīng)①的速率是_____________，可逆反應(yīng)②的平衡常數(shù) =_______________________

(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，如果該反應(yīng)的平衡常數(shù)值變小，則下列說法正確的是_________________ 。

A. 平衡向正反應(yīng)方向移動

B. 平衡移動的原因是升高了溫度

C. 達(dá)到新平衡后體系的壓強不變

D. 容器中的體積分?jǐn)?shù)減小

（4）一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中,按不同投料比充入和進(jìn)行反應(yīng)①，平衡時和的轉(zhuǎn)化率如圖所示，則a=________ (填數(shù)值)。

（5）用活性炭還原法處理氮氧化物的有關(guān)反應(yīng)為：。向恒容密閉容器中加入一定量的活性炭和，恒溫（）時，各物質(zhì)的濃度隨時間的變化如下表：

濃度/ 時間/min
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

在31 min時，若只改變某一條件使平衡發(fā)生移動，40 min，50 min時各物質(zhì)的濃度如上表所示，則改變的條件是__________________。

在51 min時，保持溫度和容器體積不變再充入和，使二者的濃度均增加至原來的兩倍，此時化學(xué)平衡__（填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”）。

Answer 1

【答案】 0.12 1 BD 2 減小的濃度 正向移動

【解析】

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.0kJmo l -1，②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJmo l-1，③H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，CO、H2制備1molCH3OCH3和H2O的化學(xué)方程式為2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l )，根據(jù)蓋斯定律2×①+②-③得到反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2)平衡體系中c(CH3OCH3)=c(H2O)=0.2mo lL-1，根據(jù)H原子守恒計算c(CH3OH)，再根據(jù)C守恒計算c(CO)，最后利用平衡的三段式計算反應(yīng)②的平衡常數(shù)K2；

(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJ/mol，反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小，說明平衡逆向進(jìn)行，改變的是溫度，升溫平衡逆向進(jìn)行；

(4)一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)進(jìn)行反應(yīng)①，平衡時CO(g)和H2(g)的轉(zhuǎn)化率如圖1，a點是一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化率相同；

(5)依據(jù)圖表數(shù)據(jù)變化分析，30min末一氧化氮和二氧化碳濃度減小，氮氣濃度增大，結(jié)合計算平衡常數(shù)和濃度變化分析判斷；在51min時，保持溫度和容器體積不變再充入NO和N2，使二者的濃度均增加至原來的兩倍，計算此時的濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.0kJmol-1，②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJmol-1，③H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，CO、H2制備1molCH3OCH3和H2O的化學(xué)方程式為2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)，根據(jù)蓋斯定律2×①+②-③得到2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的)△H=2×(-90.0kJmol-1)+(-20.0kJmol-1)-(+44.0kJ/mol)═-244.0kJmol-1，所以熱化學(xué)方程式為2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)△H=-244.0kJmol-1；

(2)由反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)可知：平衡體系中c(CH3OCH3)=c(H2O)=0.2molL-1，由H原子守恒有1.8mol/L+2×c(H2O)+6×c(CH3OCH3)+4×c(CH3OH)=2×3，所以c(CH3OH)=0.2mol/L，根據(jù)C原子守恒剩余有c(CO)=1-c(CH3OH)-2c(CH3OCH3)=0.4mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=60%，反應(yīng)①中CH3OH的變化濃度等于CO的變化濃度，即為1mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，則用 表示反應(yīng)①的速率是=0.12；平衡時反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡濃度分別為c(CH3OH)=0.2mol/L，c(CH3OCH3)=c(H2O)=0.2molL-1，反應(yīng)②的平衡常數(shù)K2==1；

(3)在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJ/mol，如果該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小，說明平衡逆向進(jìn)行，改變的是溫度，升溫平衡逆向進(jìn)行；

A．升溫平衡逆向進(jìn)行，故A 錯誤；

B．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，平衡常數(shù)K2值變小，則平衡逆向進(jìn)行，所以改變條件為升溫，故B正確；

C．氣體物質(zhì)的量雖然不變，但升溫容器中混合氣體的壓強增大，故C錯誤；

D．溫度升高，平衡逆向移動，容器中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)降低，故D正確；

故答案為：BD；

(4)一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)進(jìn)行反應(yīng)①，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.0kJmol-1，平衡時CO(g)和H2(g)的轉(zhuǎn)化率如圖1所示，a點是一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化率相同，則一氧化碳和氫氣起始量等于1：2，則n(H2)：n(CO)=2：1，a=2；

(5)30min時改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡時c(N2)=0.34mol/L；c(CO2)=0.17mol/L；c(NO)=0.32mol/L；則平衡常數(shù)K= = =0.56，平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度減小，反應(yīng)前后氣體體積不變，所以減小二氧化碳濃度，平衡正向進(jìn)行的結(jié)果；在51min時，保持溫度和容器體積不變再充入NO和N2，使二者的濃度均增加至原來的兩倍，Qc==0.28＜K=0.56，化學(xué)平衡正向移動。