Question

【题目】工业上可用水煤气(CO和H2)合成一系列有机物。

(1)根据下图写出固态碳和水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式：_________________________________________________。

(2)已知

① 2H2 (g)＋CO(g) CH3OH (g) ΔH1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2

③ CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g) ΔH3

则3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝_________(用ΔH1、 ΔH2、ΔH3列出表达式)。

(3)一定条件下的密闭容器中，3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝a kJ·mol-1 (a＜0)

反应达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是______(填字母代号)。

A．高温 B．加入催化剂 C．高压 D．分离出二甲醚

(4)已知2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)在某温度下的平衡常数K = 4。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到20min时测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c / mol·L-1	0．4	0．1	0．1

①此时，反应向___________ (填“左”或“右”)移动，才能达到平衡。

②从加入CH3OH开始反应到20min时，CH3OCH3的生成速率为_____________。

③达到平衡后CH3OH的浓度为_____________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol－1 2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 C D 右 0.005 mol/Lmin 0.12 mol/L

【解析】

(1)根据图示焓变为393.9 kJ·mol－1-262.6 kJ·mol－1=+131.3 kJ·mol－1，因此可得热化学方程式。

(2)将第①方程式乘以2加上第②、③个方程可得3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3。

(3)A选项，高温，平衡向吸热即逆向移动，转化率减小；B选项，加入催化剂，平衡不移动，转化率不变；C选项，高压，平衡向体积减小即正向移动，转化率增大；D选项，分离出二甲醚，减小生成物浓度，平衡正向移动，转化率增大。

(4)①此时，<K=4，因此反应向右移动，才能达到平衡。

②从加入CH3OH开始反应到20min时，CH3OCH3的改变量为0.1 mol·L-1，CH3OCH3的生成速率为。

③根据上面数据分析得出开始时CH3OH的浓度为0.6 mol·L-1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

开始：0.6mol·L-1 0 0

转化：2x mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

平衡：(0.6-2x)mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

解得x = 0.24

故平衡时CH3OH的浓度为(0.6-2×0.24)mol·L-1 =0.12mol·L-1.

(1)根据图示焓变为393.9 kJ·mol－1-262.6 kJ·mol－1=+131.3 kJ·mol－1，因此固态碳和水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式：C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol－1，故答案为：C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol－1。

(2)将第①方程式乘以2加上第②、③个方程可得3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2 (g) ΔH＝2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3，故答案为：2ΔH1 + ΔH2 + ΔH3。

(3)A选项，高温，平衡向吸热即逆向移动，转化率减小；B选项，加入催化剂，平衡不移动，转化率不变；C选项，高压，平衡向体积减小即正向移动，转化率增大；D选项，分离出二甲醚，减小生成物浓度，平衡正向移动，转化率增大，故答案为CD。

(4)①此时，<K=4，因此反应向右移动，才能达到平衡，故答案为：右。

②从加入CH3OH开始反应到20min时，CH3OCH3的改变量为0.1 mol·L-1，CH3OCH3的生成速率为，故答案为：0.005 mol·L-1·min-1。

③根据上面数据分析得出开始时CH3OH的浓度为0.6 mol·L-1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

开始：0.6mol·L-1 0 0

转化：2x mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

平衡：(0.6-2x)mol·L-1 x mol·L-1 x mol·L-1

解得x = 0.24

故平衡时CH3OH的浓度为(0.6-2×0.24)mol·L-1 =0.12mol·L-1。