问题 问答题

二甲醚(CH3OCH3)是一种高效、清洁,具有优良环保性能的新型燃料.工业上制备二甲醚时在催化反应室中(压强2.0~10.0MPa,温度230~280℃)进行的反应为:

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

(2)在温度和容积不变的条件下发生反应①,能说明该反应达到化学平衡状态的依据是______(多选扣分).

a.容器中压强保持不变;b.混合气体中c(CO)不变;c.v(CO)=v(H2);d.c(CH3OH)=c(CO)

(3)在2L的容器中加入amo1CH3OH(g)发生反应②,达到平衡后若再加入amo1CH3OH(g)重新达到平衡时,CH3OH的转化率______(填“增大”、“减小”或“不变”).

(4)850℃时在一体积为10L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应③,CO和H2O(g)浓度变化如图所示.

①0~4min的平均反应速率υ(CO)=______.

②若温度不变,向该容器中加入4mo1CO、2mo1H2O、3mo1CO2(g)和3mo1H2(g),起始时D正______V(填“<”、“>”或“=”),请结合必要的计算说明理由______.

答案

(1)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

依据盖斯定律①×2+②+③:3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.1KJ/mol;

故答案为:3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.1KJ/mol;

(2)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),反应是气体体积减小的放热反应;

a.反应前后气体体积变化,容器中压强保持不变,证明反应达到平衡,故a正确;

b.平衡状态的标志是物质浓度 保持不变,混合气体中c(CO)不变说明反应达到平衡,故b正确;

c.依据化学方程式反应达到平衡时2v(CO)=v(H2)证明反应达到平衡,故C错误;

d.反应过程中c(CH3OH)=c(CO)说明剩余一氧化碳和生成甲醇浓度相同,但不能证明正逆反应速率相同,故d错误;

故答案为:ab;

(3)在2L的容器中加入amo1CH3OH(g)发生反应②,反应前后气体体积不变,达到平衡后若再加入amo1CH3OH(g)相当于增大压强,平衡不变,CH3OH的转化率不变

故答案为:不变;

(4)①图象分析平衡后一氧化碳浓度变化为0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L;V(CO)=

0.12mol/L
4min
=0.03mol/L•min;

故答案为:0.03mol/L•min;

②若温度不变,向该容器中加入4mo1CO、2mo1H2O、3mo1CO2(g)和3mo1H2(g),Qc=

0.3,mol/L×0,3mol/L
0.4mol/L×0.2mol/L
=
9
8
,K=
0.12mol/L×0.12mol/L
0.08mol/L×0.18mol/L
=1

因为Qc>K,平衡左移,V<V

故答案为:<;因为Qc>K,平衡左移,所以V<V

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