Question

二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪界的新型燃料，在未来可能替代汽油、液化气、煤气等并具有优良的环保性能．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=﹣90.7kJ•mol^﹣1

②2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=﹣23.5kJ•mol^﹣1

③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H₃=﹣41.2kJ•mol^﹣1

（1）若要增大反应①中H₂的转化率，在其它条件不变的情况下可以采取的措施为　　．

A．加入某物质作催化剂   B．加入一定量CO   C．反应温度降低  D．增大容器体积

（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L，c（H₂）=2mol/L，5min后达到平衡，CO的转化率为50%，则5min内CO的平均反应速率为　　；

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．

（3）催化反应室中总反应3CO（g）+3H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=　^﹣．

Answer 1

考点：

化学平衡的影响因素；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡的计算．

分析：

（1）已知反应①是体积减小的放热反应，根据外界条件对平衡的影响分析；

（2）5min后达到平衡，CO的转化率为50%，则△c（CO）=1mol/L×50%=0.5mol/L，根据v（CO）=计算v（CO）；

计算该温度下的平衡常数，根据平衡常数计算平衡时氢气的浓度，根据甲醇的平衡浓度计算氢气浓度的变化量，进而计算a的值；

（3）根据盖斯定律由已知的热化学方程式乘以相应的数值进行加减，来构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的数值进行加减．

解答：

解：（1）已知反应①是体积减小的放热反应，若要增大反应①中H₂的转化率，则需要使平衡正移，所以改变的条件为加入一定量CO或反应温度降低；

故答案为：BC；

（2）5min后达到平衡，CO的转化率为50%，则△c（CO）=1mol/L×50%=0.5mol/L，所以v（CO）==0.1mol/（L•min）；

该温度到达平衡时，c（CO）=0.5mol/L，c（H₂）=2.4mol/L﹣2×0.5mol/L=1.4mol/L，c（CH₃OH）=0.5mol/L，所以该温度下，平衡常数k==，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，则平衡时c′（CO）=4mol/L﹣2mol/L=2mol/L，令平衡时氢气的浓度为ymol/L，所以=

解得y=1.4，故a=2mol/L×2+1.4mol/L=5.4mol/L．

故答案为：0.1mol/（L•min）；5.4．

（3）已知：①CO（g）+2H₂（g）⇌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，

由盖斯定律可知，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=﹣246.1kJ/mol，

故答案为：﹣246.1kJ/mol．

点评：

本题考查热化学方程式书写，燃烧热概念，平衡移动，图象分析应用，原电池电极反应的书写方法，题目难度中等．