Question

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的工艺主要发生三个反应：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-91kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ?mol^-1
回答下列问题：
（1）该工艺总反应的热化学方程式为：

 

，平衡常数表达式K=

 

．
（2）增大压强，CH₃OCH₃的产率

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）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，试验结果如图．该条件下，温度为

 

时最合适．低于此温度CO转化率不高的原因是

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）运用盖斯定律的原理，从待求反应出发，分析待求反应中的反应物和生成物在已知反应中的位置，通过相互加减可得；根据化学平衡常数进行解答，平衡时生成物浓度幂之积比反应物浓度幂之积；
（2）根据压强对平衡移动的影响来回答；
（3）由图表可知，在较低温时，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，反应体系均已达到平衡，随着温度的升高平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小．

解答： 解：（1）已知①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-91kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41kJ?mol^-1
根据盖斯定律，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ?mol^-1，平衡常数K=

c(CH3OCH3)?c(CO2)

c3(CO)?c3(H2)

；
故答案为：3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ?mol^-1；

c(CH3OCH3)?c(CO2)

c3(CO)?c3(H2)

；
（2）增大压强，化学平衡正向移动，所以CH₃OCH₃的产率增大，故答案为：增大；
（3）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．
故答案为：240℃；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．

点评：本题考查反应热的计算、平衡移动、化学平衡常数等，难度中等，难点在于读图明白温度为240℃时反应体系均已达到平衡．