Question

二甲氧基甲烷[CH₂（OCH₃）₂]水溶性好、含氧量高、燃烧完全、烟气排放量低，被认为是一种极具应用前景的柴油添加剂．工业生产CH₂（OCH₃）₂一般是在催化剂作用下，将37%的甲醛水溶液和甲醇混合共热，反应原理如下：HClO+2CH₃OH

催化剂

△

CH₂（OCH₃）2+H₂O
（1）某次研究反应时间对产率的影响的实验中，CH₂（OCH₃）₂的浓度随反应时间变化如下表：

时间（min）	20	25	30	40	50	60
CH2（OCH3）2（mol/L）	9.02	9.10	9.18	9.23	9.30	9.32

计算25～50min中CH₂（OCH₃）₂的平均生成速率为

 

．
（2）研究反应的化学平衡常数（记作lnK）与温度（T）的关系如图1所示，判断该反应的△H

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）．

（3）假设在密闭容器中发生上述反应，①达到平衡时下列措施能提高HCHO 转化率的是

 

．
A．及时从反应体系中分离出CH₂（OCH₃）₂  B．升高反应体系的温度
C．再添加适量甲醇           D．增大压强
②图2是催化剂作用下CH₃OH 转化率随时间变化的趋势曲线图．请在图2中画出相同条件下，不使用催化剂时CH₃OH转化率随时间变化的曲线．
（4）进一步研究发现：甲醛的滴加速率、反应时间、催化剂的量和搅拌速率等对CH₂（OCH₃）₂的工业实际产率（不完全是平衡状态下得出的）也会产生一定影响．欲分别研究甲醛的滴加速率、搅拌速率对产率的影响，某同学设计了三组实验如下表：

影响因素 试验号	甲醛的滴加速率（g/min）	反应时间（min）	催化剂的量（g）	搅拌速率
1		70	2.5	30
2	1.0
3	2.5			80

①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据．
②在研究过程中发现，甲醛的滴加速率过慢或过快均会使CH₂（OCH₃）₂产率降低．请结合该反应的合成机理：
HCHO

CH3OH

H+

HOCH₂OCH₃

CH3OH

-H2O

CH₂（OCH₃）2
试分析甲醛的滴加速率过快时，导致产率较低的原因可能是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）25～50min中CH₂（OCH₃）₂的浓度的变化计算化学反应速率；
（2）随温度升高，K减小，则正反应方向放热；
（3）①使化学平衡向右移动，可提高HCHO 转化率；
②催化剂只加快反应速率，不影响化学平衡移动；
（4）①其他条件相同时才能比较甲醛的滴加速率、搅拌速率对产率的影响；
②甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH₂OCH₃；实验用的是37%的甲醛溶液，不利用脱水，不利用平衡向正反应方向移动，故产率降低．

解答： 解：（1）25～50min中CH₂（OCH₃）₂的浓度的变化为：（9.30-9.10）mol/L=0.20mol/L，化学反应速率为：v=

△c

△t

=

0.20mol/L

50min-25min

=0.008 mol/（L?min），
故答案为：0.008 mol/（L?min）；
（2）随温度升高，K减小，则正反应方向放热，故△H＜0，故答案为：＜；
（3）①使化学平衡向右移动，可提高HCHO 转化率，
A．减小生成物浓度，化学平衡向右移动，故A正确；
B．反应放热，升高温度向逆反应方向移动，故B错误；
C．增大甲醇浓度，化学平衡向右移动，故C正确；
D．增大压强，化学平衡向逆反应方向移动，故D错误；
故选：AC；
②催化剂只加快反应速率，不影响化学平衡移动，故答案为：；
（4）①其他条件相同时才能比较甲醛的滴加速率、搅拌速率对产率的影响，即反应时间和催化剂的量相同，反应2为比较的标准，所以反应1和反应3的甲醛滴加速率不同，反应1与反应2相同；反应1和反应3的搅拌速率不同，反应3与反应2搅拌速率不同，故答案为：

1	1.0
2		70	2.5	80
3		70	2.5

；
②甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH₂OCH₃；实验用的是37%的甲醛溶液，不利用脱水，不利用平衡向正反应方向移动，故产率降低，
故答案为：甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH₂OCH₃或实验用的是37%的甲醛溶液，不利用脱水，不利用平衡向正反应方向移动，故产率降低．

点评：本题综合性较大，考查化学平衡常数、平衡移动、电解质溶液有关计算、盐类水解等，难度中等，是对学生综合能力的考查．