Question

【题目】工业上用CO和H2反应制备二甲醚(CH3OCH3)的条件是压力2.0~10.0MPa，温度300℃。设备中进行下列反应，请回答下列问题：

①CO(g)+2H2(B)CH3OH(g) △H=-90.7kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol

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

（1）总反应3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=_____________ 。据此可判断该反应_________________条件下自发。

（2）在温度和容积不变的条件下发生反应①，能说明该反应达到平衡状态的依据是_____

a.容器中压强保持不变 b.混合气体中c(CO)不变

c.v正(CO)= v逆(H2) d.c(CH3OH)= c(CO)

（3）在2L 的容器中加入amol CH3OH(g)发生反应②，达到平衡后若再加入amolCH3OH(g)重新达到平衡时，CH3OH 的转化率____________(填“增大”、“ 减小”或“不变”)。

（4）850℃时在一体积为10L 的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应③，CO和H2O(g)浓度变化如图所示。

①0～4min 的平均反应速率，v(CO)=________________ 。

②若温度不变，向该容器中加入4mo1CO(g)、2mo1H2O(g)、3mo1CO2(g)和3molH2(g)，起始时v正(CO)______v逆(H2)(填“<”、“ >”或“=”)，请结合必要的计算说明理由。________。

Answer 1

【答案】 -246.1kJ/mol 低温 ab 不变 0.03mol/(L·min) < Qc = (0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4 mol/L×0.2 mol/L)=9/8，K = (0.12 mol/L×0.12 mol/L)/(0.08mol/L×0.18 mol/L)=1.0，因为Qc>K，平衡左移，所以v正<v逆。

【解析】（1）本题考查热化学反应方程式的计算，以及化学反应进行的方向，①×2＋②＋③得出：△H=[2×(－90.7)－23.5－41.2]kJ·mol－1=－246.1kJ·mol－1，根据△G=△H－T△S，△H<0，此反应△S<0，因此△G<0，条件是高温；（2）本题考查化学平衡状态的判断，a. 、根据化学反应方程式，反应前后气体系数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故a正确；b、根据化学平衡状态的定义，因此混合气体c(CO)不变，说明反应达到平衡，故b正确；c、用不同物质的化学反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此有2v正(CO)=v逆(H2)，故c错误；d、因为没有说明开始时的投入量，因此c(CH3OH)= c(CO)，不能说明反应达到平衡，故d错误；（3）本题考查化学平衡的移动，再加入amolCH3OH,相当于在原来的基础上增大压强，反应前后气体系数之和相等，因此增大压强平衡不移动，即CH3OH的转化率不变；（4）考查化学反应速率的计算以及Qc和K的关系，①根据化学反应速率的数学表达式，v(CO)=(0.20－0.08)/4mol/(L·min)=0.03 mol/(L·min)；②Qc = (0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4 mol/L×0.2 mol/L)=9/8，K = (0.12 mol/L×0.12 mol/L)/(0.08mol/L×0.18 mol/L)=1.0，因为Qc>K，平衡左移，所以v正<v逆。