Question

【题目】如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K= ，它所对应反应的化学方程式为；
（2）二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3 ． 工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应： ①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1
（i）催化反应室中总反应的热化学方程式为 ， 830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（ii）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后达到平衡，CO的转化率为50%，若反应物的起始浓度分别为：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；达到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=mol/L．
（iii）反应②在t℃时的平衡常数为400，此温度下，在0.5L的密闭容器中加入一定量的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/（molL﹣1）	0.8	1.24	1.24

①此时刻，v正v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是 ．

Answer 1

【答案】
（1）C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
（2）3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣247kJ?mol﹣1；＞；5.4；大于；1.6mol/L
【解析】解：（1）化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，根据元素守恒知，反应物中还含有固体碳，由化学平衡常数表达式知，该反应方程式为C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），所以答案是：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）；（2）（i）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1将方程式①×2+②+③得3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g），△H=2（﹣90.7kJmol﹣1）+（﹣23.5kJmol﹣1）+（﹣41.2kJmol﹣1）=﹣247kJmol﹣1 ， ③的正反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，化学平衡常数增大，所以在催化反应室中反应③的K＞1.0， 所以答案是：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣247kJmol﹣1；＞；
（ii）该反应中

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
开始（mol/L）	1	2.4		0
反应（mol/L）	1×50%	1×50%×2		1×50%
平衡（mol/L）	0.5	1.4		0.5

化学平衡常数K= = ，
温度不变化学平衡常数K不变，
该反应中

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
开始（mol/L）	4	a		0
反应（mol/L）	2	4		2
平衡（mol/L）	2	a﹣4		2

化学平衡常数K= = ，
a=5.4，
所以答案是：5.4；
（iii）①浓度商= =2.4＜400，平衡正向移动，则v正 大于 v逆 ，
所以答案是：大于；
②设达到平衡时二甲醚反应的物质的量浓度为xmol/L，
该反应

	2CH3OH（g）		CH3OCH3（g）+	H2O
开始（mol/L）	0.8		1.24	1.24
反应（mol/L）	2x		x	x
平衡（mol/L）	0.8﹣2x		1.24+x	1.24+x

化学平衡常数K= =400
x=0.36，
则平衡时二甲醚的物质的量浓度=（1.24+0.36）mol/L=1.6mol/L，
所以答案是：1.6mol/L．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．