Question

工业上可利用煤的气化产物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃）同时生成二氧化碳，其三步反应如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH （g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
（1）总合成反应的热化学方程式为

 

．
（2）一定条件下的密闭容器中，上述总反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是

 

（填字母代号）．
A．高温高压   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
（3）已知反应②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）在某温度下的平衡常数K=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表格：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/mol?L-1	0.44	0.60	0.60

此时，v（正）

 

 v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；达到平衡后，CH₃OCH₃的物质的量浓度是

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）依据盖斯定律解答，从待求反应出发，分析已知反应的反应物和生成物，通过相互加减得到待求反应；
（2）提高转化率，需使平衡向正向移动，利用勒夏特列原理分析；
（3）利用K与Qc的相对大小解决第一问；用三段式法求得第二问．

解答： 解：（1）已知
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH （g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
据盖斯定律，①×2+②+③得：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ?mol^-1
故答案为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4 kJ?mol；
（2）A、因△H＜0，升温时平衡逆向移动，CO的转化率降低，故A错误；
B、加入催化剂能同等程度地加快正逆反应速率，平衡不发生移动，故B错误；
C、减少生成物的浓度，平衡正向移动，能增大CO的转化率，故C正确；
D、增大CO的浓度，平衡虽然正向移动，但CO的转化率降低，故D错误；
E、减少生成物的浓度，平衡正向移动，能增大CO的转化率，故E正确．
故答案为：CE；
（3）此时的Qc=

c(CO2)×c(CH3OCH3)

c2(CH3OH)

=

0.6×0.6

0.442

=1.86＜K=400，故未达到平衡，反应向正向进行，v（正）＞v（逆）；
将上表中的浓度可知，CH₃OH的起始浓度为0.44+0.6×2=1.64，设CH₃OCH₃的浓度增大了x，则有
             2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始（mol/L） 1.64          0          0
转化（mol/L）  2x           x           x
平衡（mol/L）1.64-2x        x           x
K=

c(CO2)×c(CH3OCH3)

c2(CH3OH)

=

x2

(1.64-2x)2

=400
x=0.80mol/L，
故答案为：＞；0.80mol/L．

点评：本题考查了盖斯定律的计算应用，化学平衡的影响因素分析判断，平衡常数的计算应用，注意平衡常数随温度变化，题目难度中等．