问题 问答题

二甲醚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.工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下:6H2(g)+2CO2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)

已知该反应平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示.

(1)一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中进行该反应.下列能判断反应达到化学平衡状态的是______(选填编号).

a.c(H2)与c(H2O)的比值保持不变    b.单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成

c.容器中气体密度不再改变             d.容器中气体压强不再改变

(2)温度升高,该化学平衡移动后到达新的平衡,CH3OCH3的产率将______(填“变大”、“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均式量将______.

(3)一定温度和压强下,往体积为20L的容器中通入一定物质的量的H2与CO2,达到平衡时,容器中含有0.1mol二甲醚.计算H2的平均反应速率:______(用字母表示所缺少的物理量并指明其含义).

(4)工业上为提高CO2的转化率,采取方法可以是______(选填编号).

a.使用高效催化剂        b.增大体系压强

c.及时除去生成的H2O     d.增加原料气中CO2的比例.

答案

(1)a.c(H2)与c(H2O)的比值保持不变时,说明该反应达到平衡状态,故正确;

b.无论反应是否达到平衡状态,单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成,所以不能说明该反应达到平衡状态,故错误;

c.混合物的质量不变,容器的体积不变,所以无论反应是否达到平衡状态,容器中气体密度始终不变,故错误;

d.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,当容器中气体压强不再改变时,该反应达到平衡状态,故正确;

故选ad;

(2)根据温度和K之间的关系图知,当升高温度时,K减小,说明该反应向逆反应方向移动,则二甲醚产率减小,平衡向逆反应方向移动,则气体的物质的量增大,质量不变,则其平均摩尔质量减小,所以其平均式量减小,故答案为:变小;变小;

(3)根据v=

△c
△t
知,二甲醚的平均反应速率=
0.1mol
20L
t
=
0.005
t
mol/(L.s)
,根据二甲醚和氢气的关系式知,氢气的平均反应速率═
0.005
t
mol/(L.s)
×6=
0.03
t
mol/(L.s),t-达到平衡所需的时间(单位:s,可自定),

故答案为:

0.03
t
mol/(L.s),t-达到平衡所需的时间(单位:s,可自定);

(4)a.使用高效催化剂只改变反应速率不影响化学平衡移动,故错误;        

b.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,增大体系压强平衡向正反应方向移动,所以能提高二氧化碳的转化率,故正确;

c.及时除去生成的H2O,平衡向正反应方向移动,所以能提高二氧化碳的转化率,故正确;    

d.增加原料气中CO2的比例,平衡向正反应方向移动,但二氧化碳的转化率减小,故错误;

故选bc.

选择题
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