Question

【题目】二甲醚（CH3OCH3）以其优良的性质，被称为21世纪的新型“清洁能源”，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的新工艺主要发生三个反应：

①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-91kJmol-1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1

③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJmol-1

回答下列问题：

（1）写出新工艺的总反应的热化学方程式：______

（2）某温度下在2L恒容密闭容器中加入CH3OH发生反应②，测得有关数据如下：

反应时间/min	0	1	2	3	4
n（CH3OH）/mol	1.02	0.42	0.22	0.02	0.02

①反应在2min内以CH3OCH3表示的化学反应速率为______

②该温度下的反应的平衡常数为______

（3）一定条件下的密闭容器中，在总反应达到平衡前，要使在单位时间内提高CO的转化率，可以采取的措施是______

A 增大压强 B 加入催化剂C 减少CO2的浓度 D 降低体系温度

（4）为了寻找合适的反应温度，研究者进行了一系列试验，每次试验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变，试验结果CO转化率随温度变化的规律如图1，试解释原因：______

（5）该研究者还测定了相同条件下氢气的残留量，请在图2中划出H2的残留量随温度变化的曲线______

Answer 1

【答案】3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol 0.10mol/（Lmin） 625 AB 在较低温时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，随着温度的升高反应速率增大，CO的转化率也增大；在较高温时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，随着温度的升高平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小

【解析】

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-91kJmol-1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1

③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJmol-1

盖斯定律计算①×2+（②+③）得到CO和H2为原料生产CH3OCH3的热化学方程式为：3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247kJ/mol；

（2）①2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJmol-1，反应在2min内以CH3OCH3表示的化学反应速率v（CH3OCH3）=v（CH3OH）=×=0.10mol/（Lmin），

故答案为：0.10mol/（Lmin）；

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

起始量（mol/L） 0.51 0 0

变化量（mol/L） 0.5 0.25 0.25

平衡量（mol/L） 0.01 0.25 0.25

该温度下的反应的平衡常数K==625；

（3）3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol，反应为气体体积减小的放热反应，要使在单位时间内提高CO的转化率，应将平衡正向移动或加快化学反应速率。

A．增大压强 既能加快化学反应速率，又能使平衡正向移动，CO转化率增大，选项A正确；

B．加入催化剂加快反应速率，缩短达到平衡的时间，单位时间内提高CO的转化率，选项B正确；

C．减少CO2的浓度，反应速率减小，单位时间内CO转化率减小，选项C错误；

D．降低体系温度，反应速率减小，单位时间内提高CO的转化率减小，选项D错误；

答案选AB；

（4）由图表可知，温度低于240℃时，CO的转化率随着温度的升高而增大；温度高于240℃时，CO的转化率随着温度的升高而减小，

在较低温时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，随着温度的升高反应速率增大，CO的转化率也增大；在较高温时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，随着温度的升高平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小；

（5）3CO（g）+3H2（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247KJ/mol，反应为放热反应，反应开始正向进行，氢气残留量减小，到240°C左右反应达到平衡状态，升温平衡逆向移动，氢气残留量增加，H2的残留量随温度变化的曲线为：；