题目内容

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( CH3OCH3)。请回答下列问题:
(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
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  △H=-41.3kJ/mol
总反应:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) 的△H=           
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是:
________(填字母代号)。
a.压缩体积     b.加入催化剂  c.减少CO2的浓度  d.增加CO的浓度
e.分离出二甲醚(CH3OCH3
(2)已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol
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
0.40
0.6
0.6
①比较此时正、逆反应速率的大小比较:_________(填“>”、“<”或“=”)。
②该反应的平衡常数的表达式为K=_____,温度升高,该反应的平衡常数K____(填“增大”、“减小”或“不变”)
(1)-246.4 kJ/mol  a c e(2) ①> ②{C(CH3OCH3)×C(H2O)} /C2(CH3OH)   减小

试题分析:(1)①×2+②+③可得总反应:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=2×(-90.8kJ/mol)+(-23.5kJ/mol)+(-41.3kJ/mol)=-246.4 kJ/mol。(2)若a压缩体积,体系的压强增大,化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高;b加入催化剂能同等倍数改变正、逆反应的化学反应速率,缩短达到平衡所需时间,平衡不移动;c减少CO2的浓度,平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高;d.增加CO的浓度,平衡向正反应方向移动,但增加量远远大于平衡移动消耗量,所以CO的转化率反而降低。e.分离出二甲醚(CH3OCH3)即减小生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高。故在该总反应中,要提高CO的转化率的途径是ace.(2)①比较常数各生成物浓度幂指数乘积与反应物浓度幂指数乘积的比与K 大小。如果比K大,平衡向逆反应方向移动,V>V;如果比K小,平衡向正反应方向移动, V>V;如果等于K,平衡不会发生移动, V=V;由于(0.6×0.6)/(0.4)2==9/4<400,所以平衡向正反应方向移动,V>V逆。②化学平衡常数是可能反应达到化学平衡时隔生成物浓度幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数的乘积的比即K={C(CH3OCH3)×C(H2O)} /C2(CH3OH).该反应的正反应是放热反应,升高温度,根据勒夏特列原理,化学平衡向逆反应方向移动,生成物的浓度减小,反应物的浓度增大,对化学平衡常数来说,分子减小,分母扩大,所以K减小。
练习册系列答案
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研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
(1)I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化,常用于定量测定CO的含量。已知:
2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)         △H=-75.56  kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)       △H=-566.0  kJ·mol-1
写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程式:                                     
(2)一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是                     
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变
d.每消耗1molSO2的同时生成1molNO
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K=                 
(3)从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2  (g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)   △H3
①取五份等体体积CO2和H2的的混合气体 (物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇反应的△H3                     0(填“>”、“<”或“=”)。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下左图所示。若在上述平衡体系中再充0.5molCO2和1.5mol水蒸气(保持温度不变),则此平衡将                       移动(填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”)。
         
③直接甲醇燃料电池结构如上右图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      

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