Question

【题目】二甲醚（）是一种应用前景广阔的清洁燃科,以CO和氢气为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

编号	热化学方程式	化学平衡常数
①
②
③

回答下列问题:

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键			C≡O	H-O	C-H
	436	p>343	1076	465	413

由上述数据计算__________________________________；

（2）该工艺的总反应为，该反应_______________，化学平衡常数______________________（用含的代数式表示）；

（3）下列措施中,能提高产率的有______________________________；

A.分离出二甲醚 B.升高温度 C.改用高效催化剂 D.增大压强

（4）工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生。该工艺中反应③的发生提高了的产率,原因是___________________________。

（5）以通入的反应器中,一定条件下发生反应: ，其的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示,下列说法正确的是____________________；

A.该反应的

B.若在和时反应达到平衡,则CO的转化率小于50%

C.若在和时反应达到平衡, 氢气的转化率等于50%

D.若在和时,起始时,则达平衡时CO的转化率大于50%

E.若在和时,反应达平衡后保持温度和压强不变,再充入和,则平衡时二甲醚的体积分数增大

（6）某温度下,将和充入容积为的密闭容器中,发生反应：，反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%，则该温度下反应的平衡常数____________________________。

Answer 1

【答案】 AD 反应③消耗了反应②中的产物，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高了的产率

【解析】

（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H1=1076kJ/mol+2×436kJ/mol-(3×413+343+465)kJ/mol=-99kJ/mol；

（2）已知①CO(g)+H2(g)═CH3OH(g) △H1=-99kJ/mol；

②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O △H2=-24kJ/mol；

③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H3=-41kJ/mol，

利用盖斯定律，反应①×2+②+③，可得到反应3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)

△H=(-99kJ/mol)×2+(-24kJ/mol)+(-41kJ/mol)=-263kJ/mol，

则总方程的平衡常数等于分方程的平衡常数之积，即K=；

（3）A、分离出二甲醚，平衡右移，故可以提高新工艺中CH3OCH3产率，选项A选；

B、此反应为放热反应，升高温度平衡左移，CH3OCH3产率降低，选项B不选；

C、使用催化剂只能加快反应速率，不能使平衡移动，故改用高效催化剂不能改变CH3OCH3产率，选项C不选；

D．增大压强，平衡右移，故可以提高新工艺中CH3OCH3产率，选项D选；

答案选AD；

（4）新工艺中③的发生提高了CH3OCH3的产率，是因反应③能消耗反应②中的产物水，从而使反应②的平衡右移，故能提高CH3OCH3的产率，故答案为：反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反方应向移动，从而提高了CH3OCH3的产率；

（5）A．由图可知，压强一定时，温度越高，平衡时CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，选项A错误；

B．以n(H2):n(CO)=2通入1L的反应器中，令n(H2)=2mol、n(CO)=1mol，n(H2)=n(CH3OCH3)时，设参加反应的氢气为xmol，则：

2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

0.5xmol xmol 0.25xmol

故2-x=0.25x，解得x=1.6，故CO的转化率=×100%=80%＞50%，选项B错误；

C．若在P3和316℃时，起始时n(H2):n(CO)=2，根据方程式，CO的转化率等于氢气的转化率等于50%，选项C正确；

D．若在P3和316℃时，起始时n(H2):n(CO)=3，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO转化率应大于50%，选项D正确；

E．若在p1和200℃时，反应达平衡后保持温度和压强不变，再充入2 mol H2和1 mol CO，物质的量之比不变，平衡不移动，则平衡时二甲醚的体积分数不变，选项E错误；

答案选CD；

（6）设平衡时二甲醚的浓度为X，根据三段式可有：

2CO(g)+4H2(g) =25%，解得X=0.75mol/L

化学平衡常数K==2.25。