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(2013?浙江模拟)必考题二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料.以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:请填空:

(1)在一定条件下,反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H>0.在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).将1.0molCH4和2.0molH2O通入反应室1(假设容积为100L),10min末有0.1molCO生成,则10min内反应的平均速率V(H2)=
0.0003mol?L-1?min-1
0.0003mol?L-1?min-1

(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水,其化学方程式为
2CO+4H2CH3OCH3+H2O
2CO+4H2CH3OCH3+H2O

(3)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则:
①P1
P2 (填“<”、“>”或“=“).
②在其它条件不变的情况下,反应室3再增加amolCO与2amolH2,达到新平衡时,CO的转化率
增大
增大
(填“增大”、“减小”或“不变”.下同.),平衡常数
不变
不变

③在P1压强下,100℃时,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为
a2
V2
a2
V2
(用含a、V的代数式表示).
分析:(1)温度对正逆反应速率的影响一致,升高反应速率增大,降低温度反应速率减小;
根据v=
△n
△t
计算出v(CO),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(H2).
(2)CO与H2在一定条件下,生成二甲醚和气态水,根据守恒配平写出反应方程式.
(3)①采取控制变量法分析,由图可知温度相同时,到达平衡时,压强为P2的CO转化率高,反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向体积减小的方向移动.
②恒温恒容下,增加amolCO与2amolH2,CO与H2的比例与原平衡相同,等效为增大压强,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动;
平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变.
③利用三段式求出CO与H2在催化剂作用下反应生成甲醇的平衡时反应混合物各组分的浓度,代入平衡常数k=
c(CH3OH)
c(CO)[c(H2)]2
,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为上述平衡常数的倒数.
解答:解:(1)温度对正逆反应速率的影响一致,降低温度反应速率减小;
v(CO)=
0.1mol
100L
10min
=0.0001mol?L-1?min-1
速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=3v(CO)=3×0.0001mol?L-1?min-1=0.0003mol?L-1?min-1
故答案为:减小;0.0003mol?L-1?min-1 
(2)CO与H2在一定条件下,生成二甲醚和气态水,反应方程式为2CO+4H2CH3OCH3+H2O.
故答案为:2CO+4H2CH3OCH3+H2O
(3))①由图可知温度相同时,到达平衡时,压强为P2的CO转化率高,平衡向正反应方向移动,反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即P1<P2
故答案为:<
②恒温恒容下,增加amolCO与2amolH2,CO与H2的比例与原平衡相同,等效为增大压强,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动,CO的转化率增大;
平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变.
故答案为:增大;不变
③利用三段式求出CO与H2在催化剂作用下反应生成甲醇的平衡时反应混合物各组分的浓度,由图可知100℃时,达到平衡时,CO的转化率为0.5,则    
                  CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),
开始(mol/L):
a
V
       2
a
V
             0
变化(mol/L):0.5
a
V
     
a
V
              0.5
a
V
    
平衡(mol/L):0.5
a
V
     
a
V
              0.5
a
V
    
代入平衡常数k=
c(CH3OH)
c(CO)[c(H2)]2
=
0.5
a
V
0.5
a
V
×(
a
V
)
2
=
V2
a2

所以100℃时,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为
1
V2
(a)2
=
a2
V2

故答案为:
a2
V2
点评:考查化学反应速率计算、平衡移动、平衡常数等,难度中等,注意三段式解题法的运用,反应速率的计算既可利用定义法也可利用化学计量数法.
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