Question

【题目】二甲氧基甲烷[CH2(OCH3)2]水溶性好、含氧量高、燃烧完全、烟气排放量低，被认为是一种极具应用前景的柴油添加剂。工业生产CH2(OCH3)2一般是在催化剂作用下，将37%的甲醛（HCHO）水溶液和甲醇（CH3OH）混合共热，反应原理如下：HCHO+2CH3OHCH2(OCH3)2+H2O

（1）某次研究反应时间对产率的影响的实验中，CH2(OCH3)2的浓度随反应时间变化如表：

时间（min）	20	25	30	40	50	60
CH2(OCH3)2 （mol/L）	9.02	9.10	9.18	9.23	9.30	9.32

计算25~50min中CH2(OCH3)2的平均生成速率为___。

（2）研究反应的化学平衡常数（记作lnK）与温度（T）的关系如图所示，判断该反应的△H___0（填“>”、“<”、“=”）。

（3）假设在密闭容器中发生上述反应：

①达到平衡时下列措施能提高HCHO转化率的是___。

A.及时从反应体系中分离出CH2(OCH3)2

B.升高反应体系的温度

C.再添加适量甲醇

D.再添加一定量甲醛

②下图是催化剂作用下甲醇转化率随时间变化的趋势曲线图。请在图中用虚线画出相同条件下，不使用催化剂时转化率随时间变化的曲线。___

（4）进一步研究发现：甲醛的滴加速率、反应时间、催化剂的量和搅拌速率等对CH2(OCH3)2的工业实际产率（不完全是平衡状态下得出的）也会产生一定影响。欲分别研究甲醛的滴加速率、搅拌速率对产率的影响，某同学设计了三组实验如表：

影响因素 实验号	甲醛的滴加速率(g/min)	反应时间(min)	催化剂的量(g)	搅拌速率(r/min)
1	___	70	2.5	30
2	1.0	___	___	___
3	2.5	___	___	80

①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

②在研究过程中发现，甲醛（HCHO）的滴加速率过慢或过快均会使CH2(OCH3)2产率降低。请结合该反应的合成机理：HCHOHOCH2OCH3CH2(OCH3)2，试分析甲醛的滴加速率过快时，导致产率较低的原因可能是___。

Answer 1

【答案】0.008mol/（L·min） ＜ AC 1.0 70 2.5 80 70 2.5 甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH2OCH3或实验用的是37%的甲醛溶液，不利于脱水，不利于平衡向正反应方向移动，故产率降低

【解析】

（1）由表给数据，结合速率公式计算可得；

（2）由图可知，随温度升高，平衡常数K减小，则平衡向逆反应方向移动；

（3）①依据化学平衡移动原理分析解答；

②催化剂降低反应活化能，只加快反应速率，不影响化学平衡移动；

（4）①依据探究实验时注意变量唯一化进行分析解答；

②甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH2OCH3；实验用的是37%的甲醛溶液，不利于脱水，不利于平衡向正反应方向移动。

（1）由表格数据可知25～50min中CH2（OCH3）2的浓度的变化为（9.30-9.10）mol/L=0.20mol/L，则化学反应速率为==0.008 mol/（L·min），故答案为：0.008mol/（L·min）；

（2）由图可知，随温度升高，平衡常数K减小，则平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，故△H＜0，故答案为：＜；

（3）①A、减小生成物浓度，化学平衡正反应方向移动，HCHO转化率增大，故正确；

B、该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，HCHO转化率减小，故错误；

C、增大反应物甲醇的浓度，化学平衡正反应方向移动，HCHO转化率增大，故正确；

D、再添加一定量甲醛，化学平衡正反应方向移动，HCHO转化率减小，甲醇的转化率增大，D错误；

AC正确，故答案为：AC；

②催化剂降低反应活化能，只加快反应速率，不影响化学平衡移动，故答案为：；

（4）①其他条件相同时才能比较甲醛的滴加速率、搅拌速率对产率的影响，即反应时间和催化剂的量相同，反应2为比较的标准，所以反应1和反应3的甲醛滴加速率不同，反应1与反应2相同；反应1和反应3的搅拌速率不同，反应3与反应2搅拌速率相同，故答案为：1.0；70；2.5；80；70；2.5；

②甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH2OCH3；实验用的是37%的甲醛溶液，不利于脱水，不利于平衡向正反应方向移动，故产率降低，故答案为：甲醛滴加过快会使合成反应主要停留在中间产物HOCH2OCH3或实验用的是37%的甲醛溶液，不利于脱水，不利于平衡向正反应方向移动，故产率降低。