Question

【题目】Ⅰ甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。

（1）已知：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1，某温度下的平衡常数为400。此温度下，在1 L的密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：

①平衡时，c(CH3OCH3)等于________ mol·L－1，反应混合物的总能量减少________ kJ。

②若在平衡后的容器中再加入与起始时等量的CH3OH，请在下图中画出CH3OH的浓度的曲线示意图。

Ⅱ甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：2H2（g）+ CO（g）CH3OH（g）

（2）下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

①该反应的平衡常数表达式K= ，△H 0（填“＞”、“＜”或“=”）．

②按下列物质的量发生反应，CO的转化率由大到小的顺序是 （填甲乙丙）．

（3）已知在常温常压下：化学反应①②③④的平衡常数分别为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

则K4= （用含有K1，K2，K3的代数式表达）

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）①1.6 ， 40 ， ②如图所示

Ⅱ（2）①K= ②＜ ③甲＞丙＞乙 （3）

【解析】

试题分析：（1）①根据表中数据以及反应的化学方程式可知甲醇的起始浓度是0.8mol/L+1.24mol/L×2＝3.28mol/L

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

起始浓度（mol/L） 3.28 0 0

转化浓度（mol/L） 2x x x

平衡浓度（mol/L）3.28－2x x x

则

解得x＝1.6

所以平衡时，c(CH3OCH3)等于1.6mol·L－1。消耗甲醇是3.2mol，所以反应混合物的总能量减少。

②若在平衡后的容器中再加入与起始时等量的CH3OH，则相当于是增大压强，反应前后体积不变，则平衡

（2）①在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值，根据方程式可知该反应的平衡常数表达式K＝。根据表中数据可知升高温度平衡常数减小，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，因此上述反应的正反应是放热反应，则△H＜0。

②甲相当于在丙的基础上增大氢气浓度，提高CO的转化率。乙相当于在丙的基础上增大CO浓度，提高氢气的转化率，但降低CO的转化率，则CO的转化率由大到小的顺序是甲＞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

则根据盖斯定律可知①÷2＋③×2－②÷2即得到反应④，所以反应④的平衡常数。