题目内容
二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”．由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
反应Ⅱ：2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2
反应Ⅲ：2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H3
相关反应在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表所示
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△S 0（填“＞”或“＜”）；反应Ⅱ的平衡常数表达式为 ，反应Ⅲ是 反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）在合成过程中，因为有CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）反应发生，所以能提高CH3OCH3的产率，原因是 ．
（3）如图1两条曲线分别表示反应I（按物质的量比：n（CO）：n（H2）=1：2）中压强为0.1MPa和5.0MPa下CO转化率随温度的变化关系，计算压强为0.1MPa、温度为200℃时，平衡混合气中甲醇的物质的量分数
是 ．
（4）反应Ⅲ逆反应速率与时间的关系如图2所示：
①试判断t2时改变的条件是 或 ．
②若t4扩大容器体积，t5达到平衡，t6时增大反应物浓度，请在上图中画出t4-t6的变化曲线．
反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
反应Ⅱ：2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2
反应Ⅲ：2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H3
相关反应在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表所示
| 温度/K | 反应I | 反应Ⅱ | 已知： K1＞K2＞K1′＞K2′ |
| 298 | K1 | K2 | |
| 328 | K1′ | K2′ |
（1）反应Ⅰ的△S
（2）在合成过程中，因为有CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）反应发生，所以能提高CH3OCH3的产率，原因是
（3）如图1两条曲线分别表示反应I（按物质的量比：n（CO）：n（H2）=1：2）中压强为0.1MPa和5.0MPa下CO转化率随温度的变化关系，计算压强为0.1MPa、温度为200℃时，平衡混合气中甲醇的物质的量分数
是
（4）反应Ⅲ逆反应速率与时间的关系如图2所示：
①试判断t2时改变的条件是
②若t4扩大容器体积，t5达到平衡，t6时增大反应物浓度，请在上图中画出t4-t6的变化曲线．
考点：反应热和焓变,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）根据反应中气体的体积减小可判断反应的焓变；平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；从图中数据可知温度升高反应ⅠⅡ的平衡常数均减小，所以反应ⅠⅡ均是放热反应，△H1、△H2小于0，利用盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ得反应Ⅲ，根据，△H1、△H2判断△H3的正负，确定反应Ⅲ的热效应；
（2）依据化学平衡移动的原理：减小生成物浓度平衡向正方向移动，增大反应物浓度平衡向正方向移动，分析解答；
（3）增大压强，平衡向正反应方向移动，结合图象，判断A、B两条曲线对应的压强，然后利用三段式法解答该题；
（4）①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应，t2时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t2时反应速率，平衡向逆反应方向移动；
②t4时降压，逆反应速率减小，平衡逆向移动，随着反应的进行，逆反应速率减小，在t5时达到新的平衡状态，t6时增大反应物的浓度，t6点逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，随着反应的进行，逆反应速率增大，大于原平衡浓度．
（2）依据化学平衡移动的原理：减小生成物浓度平衡向正方向移动，增大反应物浓度平衡向正方向移动，分析解答；
（3）增大压强，平衡向正反应方向移动，结合图象，判断A、B两条曲线对应的压强，然后利用三段式法解答该题；
（4）①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应，t2时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t2时反应速率，平衡向逆反应方向移动；
②t4时降压，逆反应速率减小，平衡逆向移动，随着反应的进行，逆反应速率减小，在t5时达到新的平衡状态，t6时增大反应物的浓度，t6点逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，随着反应的进行，逆反应速率增大，大于原平衡浓度．
解答：
解：（1）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）是一个气体体积减小的反应，所以熵值减小，△S＜0；
依据方程式2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）可知K=
；
从图中数据可知温度升高反应ⅠⅡ的平衡常数均减小，所以反应ⅠⅡ均是放热反应，△H1、△H2都小于0，利用盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ得反应Ⅲ，则△H3=2×△H1+△H2，△H1、△H2都小于0，所以△H3=2×△H1+△H2＜0，故反应Ⅲ是放热反应；
故答案为：＜；K=
；放热；
（2）依据化学平衡移动原理：减小生成物浓度平衡向正方向移动，增大反应物浓度平衡向正方向移动，在CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）中反应消耗了H2O（g）有利于反应II、III正向移动；同时此反应生成了H2，有利于反应I、III正向移动；
故答案为：此反应消耗了H2O（g）有利于反应II、III正向移动；同时此反应生成了H2，有利于反应I、III正向移动；
（3）从方程式可知，反应物有3mol气体，生成物有2mol气体，所以压强增大时平衡气体体积减小的方向移动，即正向移动，在200℃时，转化率高的压强大，故A曲线对应压强为5.0MPa，曲线对应压强为0.1MPa，从图中可知压强为0.1MPa、温度为200℃时CO的转化率为0.5，设加入COamol，则有H22amol
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
反应前（mol） a 2a 0
反应了（mol） 0.5a a 0.5a
平衡时（mol） 0.5a a 0.5a
可求得
×100%=25%
故答案为：25%；
（4）①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应，t2时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t2时反应速率，平衡向逆反应方向移动，改变的条件为增大生成物C浓度或升高温度；
故答案为：增大生成物C浓度或升高温度；
②t4时降压，逆反应速率减小，平衡逆向移动，随着反应的进行，逆反应速率减小，在t5时达到新的平衡状态，t6时增大反应物的浓度，t6点逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，随着反应的进行，逆反应速率增大，大于原平衡浓度，所以其图象为：
，
故答案为：．
依据方程式2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）可知K=
| [CH3OCH3][H2O] |
| [CH3OH] |
从图中数据可知温度升高反应ⅠⅡ的平衡常数均减小，所以反应ⅠⅡ均是放热反应，△H1、△H2都小于0，利用盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ得反应Ⅲ，则△H3=2×△H1+△H2，△H1、△H2都小于0，所以△H3=2×△H1+△H2＜0，故反应Ⅲ是放热反应；
故答案为：＜；K=
| [CH3OCH3][H2O] |
| [CH3OH] |
（2）依据化学平衡移动原理：减小生成物浓度平衡向正方向移动，增大反应物浓度平衡向正方向移动，在CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）中反应消耗了H2O（g）有利于反应II、III正向移动；同时此反应生成了H2，有利于反应I、III正向移动；
故答案为：此反应消耗了H2O（g）有利于反应II、III正向移动；同时此反应生成了H2，有利于反应I、III正向移动；
（3）从方程式可知，反应物有3mol气体，生成物有2mol气体，所以压强增大时平衡气体体积减小的方向移动，即正向移动，在200℃时，转化率高的压强大，故A曲线对应压强为5.0MPa，曲线对应压强为0.1MPa，从图中可知压强为0.1MPa、温度为200℃时CO的转化率为0.5，设加入COamol，则有H22amol
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
反应前（mol） a 2a 0
反应了（mol） 0.5a a 0.5a
平衡时（mol） 0.5a a 0.5a
可求得
| 0.5a |
| 0.5a+a+0.5a |
故答案为：25%；
（4）①该反应是一个反应前后气体体积减小的且是正反应是放热的化学反应，t2时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t2时反应速率，平衡向逆反应方向移动，改变的条件为增大生成物C浓度或升高温度；
故答案为：增大生成物C浓度或升高温度；
②t4时降压，逆反应速率减小，平衡逆向移动，随着反应的进行，逆反应速率减小，在t5时达到新的平衡状态，t6时增大反应物的浓度，t6点逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，随着反应的进行，逆反应速率增大，大于原平衡浓度，所以其图象为：
，故答案为：
．
点评：本题考查了熵变焓变的判断、化学平衡常数表达式的书写、外界条件对反应速率的影响等知识点，看清图象表达的含义是解题的关键所以，题目难度中等．
练习册系列答案
提分百分百检测卷单元期末测试卷系列答案
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下列各组微粒中，互为同位素的是（ ）
| A、金刚石和石墨 | ||||
B、
| ||||
| C、D2O和H2O | ||||
D、
|
可逆反应A（g）+2B（g）?3C（g）+4D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（ ）
| A、v（A）=0.15 mol/（L?min ） |
| B、v（B）=0.5 mol/（L?min） |
| C、v（C）=0.4 mol/（L?min） |
| D、v（D）=0.02 mol/（L?s） |
（苯胺，弱碱性，易氧化）
与浓硫酸、浓硝酸混合在不同温度下会得到不同产物．下列各对物质中属于同分异构体的是（ ）
| A、612C和613C |
| B、O2和O3 |
| C、（CH3）2CHCH2CH3和C（CH3）4 |
| D、H2C（CH3）2和CH3CH2 CH3 |