Question

（14分）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：

① 2H₂(g) + CO(g)  CH₃OH(g)；ΔH ＝ －90.8 kJ·mol^－1

② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝ －23.5 kJ·mol^－1

③ CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝ －41.3 kJ·mol^－1

总反应：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝ ___________；

（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10 min反应达到平衡，此时c(CH₃OH) ＝ _________；该时间内反应速率v(CH₃OH) ＝ __________。

（3）在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为、及。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

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_______________；______________________________________________；

③_______________________________________________；

该反应的_________0，判断其理由是__________________________________；

 

Answer 1

【答案】

(1) -246.4kJ·mol ^-1    (2) ①＞  ②0.04 mol·L^-1    0.16 mol·L^-1·min^-1

（3）②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变

③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

【解析】(1)考查盖斯定律的应用。观察目标方程式可知，①×2+②+③，即得到3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)，故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ· mol ^-1。

（2）此时的浓度商Q==1.86＜400，反应未达到平衡状态，向正反应方向移动，故_正＞_逆；设平衡时生成物的浓度为0.6+x，则甲醇的浓度为（0.44-2x）有：400=，解得x=0.2 mol·L^-1，故0.44 mol·L^-1-2x=0.04 mol·L^-1。

由表可知，甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L^-1=1.64 mol·L^-1，其平衡浓度为0.04 mol·L^-1，

10min变化的浓度为1.6 mol·L^-1，故(CH₃OH)=0.16 mol·L^-1·min^-1。

（3）②使用了（正）催化剂；理由：因为从图像可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而②比①所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入（正）催化剂；③升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于③和①相比达平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是改用催化剂，而只能是升高温度来影响反应速率的

③由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正方向移动，而升温是向吸热的方向移动，所以正反应是吸热反应，﹥0。