Question

【题目】以CO和H2为原料生产二甲醚(CH3OCH3)主要发生以下三个反应

（1）该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)△H

该反应△H=_______________,化学平衡常数K=__________(用含K1、K2、K3的代数式表示)。

（2）某温度下,将8.0molH2和4 molCO充入容积为2L的密闭容器中,发生反应:4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),5分钟后反应达平衡,测得二甲醚的体积分数为1/6,则用CH3OCH3的浓度变化表示该反应的速率为__________mol·L—1min—1,CO的转化率为_________。

（3）下列措施中,既能加快反应速率又能提高CH3OCH3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）该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率原因是_________________________。

Answer 1

【答案】 -263 kJmol-1 K12·K2·K3 0.12mol·L1·min1 60％ D 反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高CH3OCH3的产率

【解析】（1）由盖斯定律可得，总反应3CO（g）+3H2（g） CH3OCH3（g）+CO2（g）为方程式①×2+②+③相加所得，故△H=2△H1＋△H2＋△H3=2×（-99）-24-41=-263 kJ·mol－1；总反应的平衡常数等于分反应的平衡常数之积，则K=K12·K2·K3 ．

（2）可用体积分数求出各物质的浓度，然后再利用平衡常数的公式求出平衡常数，相同条件下，气体的体积分数等于其物质的量分数，设参加反应的n（CO）=xmol，

该反应中 4H2（g）+2CO（g）CH3OCH3（g）+H2O（g），

开始（mol） 8.0 4.0 0 0

反应（mol） 2x x 0.5x 0.5x

平衡（mol）8.0-2x 4.0-x 0.5x 0.5x

二甲醚物质的量分数= ×100%=1/6，解得：x=2.4；用CH3OCH3的浓度变化表示该反应的速率为 =0.12mol·L1·min1 ；则CO的转化率为2.4mol/4mol×100%=60%；（3）A、分离出二甲醚，降低生成物浓度，减慢反应速率，故A错误；B、升高温度，加快反应速率，平衡逆向移动，产率降低，故B错误；C、改用高效催化剂，加快反应速率，但平衡不移动，故C错误；D、增大压强，加快反应速率，平衡正向移动，能加快反应速率又能提高CH3OCH3产率，D正确；故选D。（4）该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率原因是反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高CH3OCH3的产率。