Question

【题目】二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=90.7 kJ·mol1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=23.5 kJ·mol1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=41.2 kJ·mol1

回答下列问题：

（1）则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=___________kJ·mol1。

（2）反应②达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有___________。

A．加入CH3OH B．升高温度 C．增大压强 D．移出H2O E．使用催化剂

（3）以下说法能说明反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的有___________。

A．H2和CO2的浓度之比为3∶1

B．单位时间内断裂3个H—H同时断裂1个C=O

C．恒温恒容条件下，气体的密度保持不变

D．恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变

E．绝热体系中，体系的温度保持不变

（4）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。

①该反应△H_____0（填“>”、“<”或“=”），550 ℃时，平衡后若充入惰性气体，平衡__________（填“正移”、“逆移”或“不移动”）。

②650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为_____________（保留2位有效数字）。

③T时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=_________p总。

Answer 1

【答案】246.1DDE>正移25%0.5

【解析】（1）2×①＋②＋③得出△H=②△H1＋△H2＋△H3=[2×(－90.7)－23.5－41.2]kJ·mol－1=－246.1kJ·mol－1；(2)A、加入CH3OH，因为反应前后气体系数之和相等，因此CH3OCH3的产率保持不变，故错误；B、正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CH3OCH3产率降低，故错误；C、反应前后气体系数之和不变，增大压强，平衡不移动，CH3OCH3产率不变，故错误；D、移出H2O，平衡向正反应方向移动，CH3OCH3的产量增加，产率增大，故正确；E、催化剂对化学平衡无影响，因此CH3OCH3的产率不变，故错误；（3）A、不清楚开始时通入量是多少，因此两者浓度比为3：1，无法判断是否达到平衡，故错误；B、断裂3molH－H键，消耗3molH2，断裂1molC=O键，消耗0.5molCO2，两者比值不等于化学计量数之比，因此不能说明反应达到平衡，故错误；C、组分都是气体，因此气体质量不变，又是恒容状态，体积不变，根据密度的定义，密度始终不变，因此密度不变，不能说明反应达到平衡，故错误；D、组分都是气体，气体质量不变，但反应前后气体系数之和不等，根据摩尔质量的定义，摩尔质量发生变化，因此当平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故正确；E、是绝热容器，温度发生变化，当温度不再改变，说明反应达到平衡，故正确；(4)①根据图像，随着温度升高，CO2的体积分数降低，说明平衡向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是吸热反应，即△H>0，恒压状态下，充入非反应气体，体积增大，组分浓度降低，平衡向正反应方向移动；（5）② C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始： 1 0

变化： x 2x

平衡： 1－x 2x 2x/(1＋x)×100%=40%，解得x=0.25mol/L，即CO2的转化率为0.25/1×100%=25%；（6）T℃是CO的平衡分压为50%p总，CO2的分压为50% p总，Kp=p2(CO)/p(CO2)=0.5p总。