Question

1．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用．工业上可利用水煤气合成二甲醚，其反应为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0
（1）在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡后，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是c（填字母代号，下同）．
a．降低温度　                   b．加入催化剂
c．缩小容器体积                 d．减少CO₂的浓度
（2）若反应在体积恒定的密闭容器中进行，下列能判断反应已达平衡状态的是ad
a．3V正（CO₂）=V逆（CO）          b．生成a mol CO₂的同时消耗3a mol H₂
c．气体的密度不再改变           d．混合气体的平均相对分子质量不变
（3）300℃时，在体积为2L的容器中充入4mol H₂、6mol CO．5min时，反应恰好达平衡，此时H₂的转化率为75%．
①5min时V（CO）═0.3mol/（L•min）．该温度下，此反应的平衡常数为：$\frac{16}{27}$
②保持温度不变，在以上已达反应平衡的容器中，将每种物质同时增加1mol，则此时平衡将正向移动（填“正向”、“逆向”、“不”）

Answer 1

分析 （1）改变条件增大反应速率，可以采取加入催化剂、升温、加压、增大浓度等措施，且提高CO的转化率应使平衡向正反应方向移动，结合平衡移动原理分析解答；
（2）化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析判断选项；
（3）依据化学三行计算列式计算，此时H₂的转化率为75%，消耗氢气浓度=2mol/L×75%=1.5mol，
                 3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）   2         3           0         0
变化量（mol/L）   1.5       1.5        0.5       0.5
平衡量（mol/L）   0.5        1.5        0.5       0.5
①V=$\frac{△c}{△t}$，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
②计算此时的浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向．

解答 解：（1）a．正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，但反应速率减小，故a错误；
b．加入催化剂，反应速率增大，不影响平衡移动，CO的转化率不变，故b错误；
c．正反应为气体体积减小的反应，缩小容器体积，压强增大，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故c正确；
d．减少CO₂的浓度，反应速率减小，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，故d正确；
e．增加CO的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，但CO的转化率增大，故e错误；
故答案为：c；
（2）3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），反应是气体体积减小的反应
a．依据反应速率之比等于化学方程式计量数之比，是表示正反应速率之比，v（CO）逆=3v（CO₂）正表明反应中一氧化碳正逆反应速率相同，能证明反应达到平衡状态，故a正确；        
b．生成a mol CO₂的同时消耗3a mol H₂，表明反应正向进行，不能证明反应达到平衡，故B错误；
c．体积不变的密闭容器中，气体质量不变，体积不发生变化，所以气体的密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．反应前后气体质量不变，气体物质的量减小，反应过程中混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：a d；
（3）①依据化学三行计算列式计算，此时H₂的转化率为75%，消耗氢气浓度=2mol/L×75%=1.5mol，
                 3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）   2         3           0         0
变化量（mol/L）   1.5       1.5        0.5       0.5
平衡量（mol/L）   0.5       1.5        0.5       0.5
5min时V（CO）═$\frac{1.5mol/L}{5min}$=0.3mol/L•min，
平衡常数K=$\frac{0.5×0.5}{0．{5}^{3}×1．{5}^{3}}$=$\frac{16}{27}$，
故答案为：0.3，$\frac{16}{27}$；
②保持温度不变，在以上已达反应平衡的容器中，将每种物质同时增加1mol，此时浓度为c（H₂）=1mol/L，c（CO）=2mol/L，c（CH₃OCH₃）=1mol/L，c（CO₂）=1mol/L，Qc=$\frac{1×1}{{1}^{3}×{2}^{2}}$=0.25＜$\frac{16}{27}$，此时反应正向进行，
故答案为：正向．

点评 本题考查反应热计算、化学平衡影响因素、化学平衡计算等，难度中等，注意判断起始与平衡时混合气体总物质的量关系．