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【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:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H 1=-90.7 kJ·mol-1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H 2=-23.5 kJ·mol-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H 3=-41.2kJ·mol-1

回答下列问题:

(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的H= kJ·mol-1

(2)反应达平衡后采取下列措施,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____。

AH2CO2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下图所示:

已知:气体分压(P=气体总压(P×体积分数。

该反应H_____0(=),550时,平衡后若充入惰性气体,平衡_______(填正移逆移不移动)

650时,反应达平衡后CO2的转化率为__________________(保留2位有效数字)

T时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=_________P

【答案(1)-246.1 (2分)(2)D (2分)(3)DE (2分)

(4) (1分) 正移(1分)25% (2分) 0.5(2分)

解析】

试题分析(1)已知合成二甲醚的三步反应如下:

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

由盖斯定律可知,通过①×2+②+③可得所求反应方程式3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),则△H=2△H1+△H2+△H3=﹣246.1KJ/mol;

(2)A.加入CH3OH相当于增大压强,平衡向逆反应方向进行,产率降低,A错误;B.该反应为放热反应,升高温度平衡逆移,则CH3OCH3产率会降低,B错误;C.该反应正方向为体积增大的方向,所以增大压强平衡移,能提高CH3OCH3产率,C错误D移出H2O降低生成物浓度,平衡向正反应方向进行,产率增大,D正确E使用催化剂不能改变平衡状态,E错误答案选D

(3)AH2CO2的浓度之比为3:1并不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,A错误B单位时间内断裂3个H-H同时断裂2个C=O可以说明反应达到平衡状态B错误C恒温恒容条件下,气体质量和容积均不变,则气体的密度保持不变,因此不能根据密度判断反应是否达到平衡状态,C错误;D恒温恒压条件下气体的质量不变,而气体的物质的量发生变化,则气体的平均摩尔质量保持不变说明反应达到平衡状态,D正确E绝热体系中,体系的温度保持不变说明反应达到平衡状态,E错误,答案选DE。

4根据图像可知随着温度的升高,CO的体积分数增加,说明升高温度平衡向正反应方向进行,则该反应H0;由于反应在体积可变的恒压密闭容器中进行,当550℃时,若充入惰性气体,容器的容积扩大,使反应混合物的浓度减小,因此 均减小,由于该反应是气体体积增大的反应,减小压强,化学平衡向气体体积增大的正反应方向移动

根据图像可知在650℃时,反应达平衡后CO的体积分数是40%,则CO2的体积分数是60%,假设平衡时总物质的量是1mol,则反应产生CO 0.4mol,其中含有CO2 0.6mo,反应产生0.4molCO消耗CO2的物质的量是0.2mol,因此CO2转化率为0.2mol÷(0.6mol+0.2mol)×100%25.0%

T时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=_________P

T℃时CO和二氧化碳的体积分数相等,均是50%,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP

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