Question

3．甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途．
已知：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-25kJ•mol^-1，某温度下的平衡常数为400．此温度下，在1L的密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c（mol•L-1）	0.8	1.24	？

①平衡时，c（CH₃OCH₃）等于1.6 mol•L^-1，反应混合物的总能量减少40 kJ．
②若在平衡后的容器中再加入与起始时等量的CH₃OH，请在下图中画出CH₃OH的浓度的曲线示意图．

Answer 1

分析 ①由表中数据可知，CH₃OH的起始浓度为0.8mol/L+2×1.24mol/L=3.28mol/L，令平衡后c（CH₃OCH₃）=xmol/L，根据方程式可知平衡时c（CH₃OH）=（3.28-2x）mol/L，c（H₂O）=xmol/L，代入平衡常数k=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（C{H}_{3}OH）}$计算；反应混合物的总能量减少等于反应放出的热量，根据B计算中可知生成的n（CH₃OCH₃），结合热化学方程式计算放出的热量；
②平衡时，再加入与起始等量的CH₃OH，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，与原平衡等效，平衡后CH₃OH转化率不变，以此解答该题．

解答 解：①由表中数据可知，CH₃OH的起始浓度为0.8mol/L+2×1.24mol/L=3.28mol/L，令平衡后c（CH₃OCH₃）=xmol/L，根据方程式可知平衡时c（CH₃OH）=（3.28-2x）mol/L，c（H₂O）=xmol/L，所以$\frac{{x}^{2}}{（3.28-2x）^{2}}$=400，解得x=1.6mol/L，
反应混合物的总能量减少等于反应放出的热量，由B中可知，平衡时后c（CH₃OCH₃）=1.6mol/L，所以平衡时n（CH₃OCH₃）=1.6mol/L×1L=1.6mol，由热化学方程式可知反应放出的热量为25kJ/mol×1.6mol=40kJ，故平衡时，反应混合物的总能量减少40kJ，
故答案为：1.6；40；
②平衡时，再加入与起始等量的CH₃OH，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，与原平衡等效，平衡后CH₃OH转化率不变，浓度为原平衡的2倍，如图，故答案为：．

点评 本题考查化学平衡常数的有关计算与影响因素、化学平衡移动、等效平衡、化学反应中能量变化等，难度中等，根据化学平衡常数进行计算．