Question

（14分）二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上以CO和H2为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应：

①CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g） △H1＝－Q1 kJ·mol－1

② 2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+ H2O（g） △H2＝－Q2 kJ·mol－1

③ CO（g）+ H2O（g） CO2（g） + H2（g） △H3＝－Q3 kJ·mol－1

回答下列问题：

（1）新工艺的总反应3H2（g）+ 3CO（g）CH3OCH3（g）+ CO2（g）的热化学方程式为_________。

（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g) △H

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断ΔH 0 (填“＞”、“=”或“＜”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是

A.体系的压强不变 B.密度不变

C.混合气体的相对分子质量不变 D.c(CO)=c(CH3OH)

②某温度下，将 2mol CO和 6mol H2 充入2L的密闭容器中，充分反应 10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，计算此温度下的平衡常数K= 。

（3）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝-92.4kJmol-1。实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中冲入一定量N2和H2后，分别在不同实验条件下反应，N2浓度随时间变化如图。请回答下列问题：

①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为 。

②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度，请在下图中画出实验I和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。

Answer 1

（1）3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2 (g) △H＝－(2Q1+Q2+Q3) kJ/mol （3分）

（2） ①ΔH＜0 （2分） A、C （2分）②Κ=2.04 （2分）（3）①使用催化剂（2分）。

② （3分）

【解析】

试题分析：（1）比较①、②、③和总反应可知将①×2+②+③，可得：3H2（g）+ 3CO（g）CH3OCH3（g）+ CO2（g）,则△H＝－(2Q1+Q2+Q3) kJ/mol；（2） ①从表中的数据可以看出温度越高，化学平衡常数越小，说明升高温度，平衡逆向移动，那么该反应的正反应是放热反应，所以ΔH＜0；A.该反应是气体体积改变的反应，如果没有达到平衡，那么体系的压强就会发生改变，所以压强不变说明气体的消耗速率和生成速率相等，反应达到了平衡，对；B. 反应体系中物质都是气体，不管在任何时刻气体密度都不变，不能甩密度判断反应是否达到了平衡，错；C.该反应是气体体积改变的反应，如果没有达到平衡，则气体的物质的量就会发生变化，根据M=m/n，物质的量发生改变，气体的相对分子质量就会改变，所以气体的相对分子质量不变，反应达到平衡状态，正确；D. c(CO)=c(CH3OH)不能说明物质的浓度不再改变，不能作判断反应达到了平衡，错；②根据条件可以列出如下方程式：

CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g)

c(起始)mol/L 1 3 0

c(变化)mol/L 0.8 1.6 0.8

c(平衡)mol/L 0.2 1.4 0.8

平衡常数K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)=0.8/(0.2×1.42)=2.04；（3） ① 从图像可以看出实验Ⅰ和实验Ⅱ相比较，实验Ⅱ反应速率加快了，但是N2平衡浓度相等，说明平衡没有发生移动，所以改变的条件为加入了催化剂；②实验Ⅲ的温度比实验Ⅰ更高，那么达到平衡的时间更短，同时反应是放热反应，升高温度，平衡向逆向移动，NH3浓度更小，平衡时的浓度曲线应该在实验Ⅰ的下方，实验I和实验Ⅲ的NH3浓度随时间变化的示意图如下：

。

考点：盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断、化学平衡常数的计算、化学平衡图像的认识和绘制。