Question

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．工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚．
（1）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ?mol^-1
总反应：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=

-246.4KJ/mol

；
（2）已知反应②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某温度下的平衡常数为400．此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol?L-1）	0.44	0.6	0.6

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

＞

 v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=

0.04mol/L

；该时间内反应速率v（CH₃OH）=

0.16mol/L?min

．
（3）在溶液中，反应A+2B?C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c（A）=0.100mol/L、c（B）=0.200mol/L及c（C）=0mol/L．反应物A的浓度随时间的变化如图所示．
请回答下列问题：
与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件．所改变的条件和判断的理由是：
②

加催化剂，达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度不变

；
③

温度升高，达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小

；
该反应的△H

＞

0，判断其理由是

升高温度反应正反应方向，故反应是吸热反应

．

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①依据浓度商和平衡常数比较分析反应进行的方向；
②依据平衡常数和化学平衡三段式列式计算得到；依据C计算得到甲醇的平衡浓度计算甲醇表示的反应速率；
（3）①根据催化剂对化学反应速度率和化学平衡的影响；根据温度对化学反应速度率和化学平衡的影响，在溶液中，压强对化学平衡无影响；
②根据温度对化学平衡的影响．

解答：解：（1）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
由盖斯定律②+③+①×2得到
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.4 kJ?mol^-1，
故答案为：-246.4 kJ?mol^-1；
（2）①表中数据分析计算Q=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

0.6mol/L×0.6mol/L

(0.44mol/L)2

=1.86＜400，说明反应正向进行，v_正＞v_逆，故答案为：＞；
②甲醇起始量浓度为0.44+1.2=1.64mol/L．设转化的甲醇浓度为x
                 2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（ mol/L）   1.64          0         0
变化量（mol/L）    x            0.5x      0.5x
平衡量（mol/L）    1.64-x       0.5x      0.5x
K=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

(0.5x)2

(1.64-x)2

=400，
计算得到x=1.6mol/L
若经10 min后反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=0.04 mol/L
0～10min内甲醇平衡浓度=0.04mol/L，平均反应速率v（CH₃OH）=

1.6mol/L

10min

=0.16 mol/（L?min）；
故答案为：＞；0.04 mol/L；0.16 mol/（L?min）；
（3）①因催化剂能加快化学反应速度率，缩短达到平衡的时间，化学平衡不移动，所以②为使用催化剂；因升高温度，化学反应速度率加快，化学平衡移动，平衡时A的浓度减小；
因③温度升高，化学平衡向吸热的方向移动，平衡时A的浓度减小，说明正反应方向吸热，△H＞0，
故答案为：加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变；温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小；＞；升高温度向正方向移动，故该反应是吸热反应．

点评：本题考查热化学方程式和盖斯定律的分析应用，化学平衡的有关知识和化学计算，本题难度不大，做题时注意平衡三段式的应用．