Question

【题目】二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=－41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝___kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有___。

A．使用过量的CO B．升高温度 C．增大压强

（3）以下说法能说明反应3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) 达到平衡状态的有______。

A.H2和CO2的浓度之比为3:1

B.单位时间内断裂3个H-H同时断裂1个C=O

C.恒温恒容条件下，气体的密度保持不变

D.恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变

E.绝热体系中，体系的温度保持不变

（4）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应: C(s)+CO2(g) 2CO(g).平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:

已知：气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数。

①该反应H_____0（填“>”、“<”或“=”）,550℃时，平衡后若充入惰性气体，平衡_____（填“正移”、“逆移“或“不移动" )。

②)650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为_____(保留2位有效数字)。

③T℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=_____P总.

Answer 1

【答案】 -246.1 AC DE > 正移 25% 0.5

【解析】(1).已知合成二甲醚的主要原理如下：

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=－41.2kJ·mol-1

由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，则△H=2△H1+△H2+△H3=246.1kJ/mol，故答案为：241.6；

(2). A. 增大反应物的浓度平衡正向移动，所以使用过量的CO，能提高CH3OCH3产率，故A正确；

B. 该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则CH3OCH3产率会降低，故B错误；

C. 该反应正方向为体积减小的方向，所以增大压强平衡正向移动，能提高CH3OCH3产率，故C正确；

故答案为：AC；

（3）A.H2和CO2的浓度之比为3:1，并不能说明正逆反应速率是否相等，所以不能说明该反应达到平衡状态，故A错误；

B.单位时间内断裂3个H-H同时断裂1个C=O，表示的都是正向速率，不能说明正逆反应速率相等，故B错误；

C.恒温恒容条件下，气体的密度保持不变，因该反应的气体总质量和容器体积均不变，则气体的密度始终不变，所以不能说明达到平衡状态，故C错误；

D.恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变，因该反应的气体总质量不变，但气体的总物质的量发生改变，则气体的平均摩尔质量不变，可以说明该反应达到了平衡状态，故D正确；

E.因该反应为放热反应，则在绝热体系中，体系的温度保持不变，说明达到了平衡状态，故E正确；

故答案选DE；

（4）.①.由题意和图分析可知，图中上升的曲线表示的是CO，T℃时，反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%即为平衡状态，在T℃后，随温度升高，一氧化碳百分数增大，二氧化碳百分数减小，则平衡正向移动，升温平衡向吸热反应方向移动，所以正反应为吸热反应，故△H＞0；

550℃时，在体积可变的恒压密闭容器中，平衡后若充入惰性气体，相当于减小压强，则平衡正向移动；

故答案为：＞；正移；

②.由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，反应转化了xmol，

则有C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始 1 0

转化 x 2x

平衡； 1x 2x

所以2x/(1x+2x)×100%=40%，解得x=0.25mol，则CO2的转化率为×100%=25%，故答案为25%；

③.T℃时，CO和CO2的体积分数都为50%，所以用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp== 0.5P总，故答案为：0.5；