Question

2．已知二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH₃OH分子间脱水制得：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=23.5kJ•mol^-1．在T1℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示．请回答下列问题：
（1）该条件下反应平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）•c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$．在t₁℃时，反应的平衡常数为5．用CH₃OH表示的化学反应速率$\frac{1.6}{{t}_{1}}$mol/（L•min）．
（2）相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c（CH₃OH）=0.4mol•L^-1、c（H₂O）=0.6mol•L^-1、c（CH₃OCH₃）=1.2mol•L^-1，此时正、逆反应速率的大小：v （正）＞ v （逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写平衡常数表达式；
由图可知，在t₁min时到达平衡，平衡时CH₃OH、CH₃OCH₃、H₂O浓度分别为0.4mol/L、1mol/L、0.8mol/L，代入平衡常数表达式计算；
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出用CH₃OH表示的化学反应速率；
（2）计算常数的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行的方向，进而判断正、逆反应速率关系．

解答 解：（1）对于可逆反应2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）的平衡常数为：K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）•c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$，
由图可知，在t₁min时到达平衡，平衡时CH₃OH、CH₃OCH₃、H₂O浓度分别为0.4mol/L、1mol/L、0.8mol/L，故平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）•c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$=$\frac{1×0.8}{0．{4}^{2}}$=5；
用CH₃OH表示的化学反应速率为：v（CH₃OH）=$\frac{2mol/L-0.4mol/L}{{t}_{1}}$=$\frac{1.6}{{t}_{1}}$mol/（L•min），
故答案为：$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）•c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$；5；$\frac{1.6}{{t}_{1}}$mol/（L•min）；
（2）此时的浓度商Qc=$\frac{0.6×1.2}{0．{4}^{2}}$=4.5，小于平衡常数5，故反应向正反应进行，则v （正）＞v （逆），
故答案为：＞．

点评 考查化学平衡常数的有关计算与应用、化学平衡图象等知识，题目难度中等，明确化学平衡及其影响因素为解答关键，注意掌握化学平衡常数、化学反应速率的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．