Question

【题目】二甲醚又称甲醚,简称 DME，熔点，沸点，与石油液化气(LPG)相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”。 由合成气()制备二甲醚的反应原理如下：

①

②

回答下列问题：

（1）已知:，若由合成气() 制备 ，且生成，其热化学方程式为_______________。

（2）有人模拟该制备原理：500K时，在2L的密闭容器中充入和. 5min达到平衡,平衡时测得，，此时的转化率为___________。用 表示反应①的速率是_____________，可逆反应②的平衡常数 =_______________________

(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②，如果该反应的平衡常数值变小，则下列说法正确的是_________________ 。

A. 平衡向正反应方向移动

B. 平衡移动的原因是升高了温度

C. 达到新平衡后体系的压强不变

D. 容器中的体积分数减小

（4）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入和进行反应①，平衡时和的转化率如图所示，则a=________ (填数值)。

（5）用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为：。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和，恒温（）时，各物质的浓度随时间的变化如下表：

浓度/ 时间/min
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

在31 min时，若只改变某一条件使平衡发生移动，40 min，50 min时各物质的浓度如上表所示，则改变的条件是__________________。

在51 min时，保持温度和容器体积不变再充入和，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时化学平衡__（填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”）。

Answer 1

【答案】 0.12 1 BD 2 减小的浓度 正向移动

【解析】

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.0kJmo l -1，②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJmo l-1，③H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，CO、H2制备1molCH3OCH3和H2O的化学方程式为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l )，根据盖斯定律2×①+②-③得到反应的热化学方程式；

(2)平衡体系中c(CH3OCH3)=c(H2O)=0.2mo lL-1，根据H原子守恒计算c(CH3OH)，再根据C守恒计算c(CO)，最后利用平衡的三段式计算反应②的平衡常数K2；

(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJ/mol，反应的平衡常数K2值变小，说明平衡逆向进行，改变的是温度，升温平衡逆向进行；

(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应①，平衡时CO(g)和H2(g)的转化率如图1，a点是一氧化碳和氢气转化率相同；

(5)依据图表数据变化分析，30min末一氧化氮和二氧化碳浓度减小，氮气浓度增大，结合计算平衡常数和浓度变化分析判断；在51min时，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，计算此时的浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向。

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.0kJmol-1，②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJmol-1，③H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，CO、H2制备1molCH3OCH3和H2O的化学方程式为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)，根据盖斯定律2×①+②-③得到2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的)△H=2×(-90.0kJmol-1)+(-20.0kJmol-1)-(+44.0kJ/mol)═-244.0kJmol-1，所以热化学方程式为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)△H=-244.0kJmol-1；

(2)由反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)可知：平衡体系中c(CH3OCH3)=c(H2O)=0.2molL-1，由H原子守恒有1.8mol/L+2×c(H2O)+6×c(CH3OCH3)+4×c(CH3OH)=2×3，所以c(CH3OH)=0.2mol/L，根据C原子守恒剩余有c(CO)=1-c(CH3OH)-2c(CH3OCH3)=0.4mol/L，CO的转化率=×100%=60%，反应①中CH3OH的变化浓度等于CO的变化浓度，即为1mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，则用 表示反应①的速率是=0.12；平衡时反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡浓度分别为c(CH3OH)=0.2mol/L，c(CH3OCH3)=c(H2O)=0.2molL-1，反应②的平衡常数K2==1；

(3)在体积一定的密闭容器中发生反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-20.0kJ/mol，如果该反应的平衡常数K2值变小，说明平衡逆向进行，改变的是温度，升温平衡逆向进行；

A．升温平衡逆向进行，故A 错误；

B．平衡常数只与温度有关，平衡常数K2值变小，则平衡逆向进行，所以改变条件为升温，故B正确；

C．气体物质的量虽然不变，但升温容器中混合气体的压强增大，故C错误；

D．温度升高，平衡逆向移动，容器中CH3OCH3的体积分数降低，故D正确；

故答案为：BD；

(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应①，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.0kJmol-1，平衡时CO(g)和H2(g)的转化率如图1所示，a点是一氧化碳和氢气转化率相同，则一氧化碳和氢气起始量等于1：2，则n(H2)：n(CO)=2：1，a=2；

(5)30min时改变某一条件，反应重新达到平衡时c(N2)=0.34mol/L；c(CO2)=0.17mol/L；c(NO)=0.32mol/L；则平衡常数K= = =0.56，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气体体积不变，所以减小二氧化碳浓度，平衡正向进行的结果；在51min时，保持温度和容器体积不变再充入NO和N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，Qc==0.28＜K=0.56，化学平衡正向移动。