Question

二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂等．工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚．
（1）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
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
总反应：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

 

．
（2）已知反应②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某温度下的平衡常数为64．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下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol?L-1）	1.44	9.6	9.6

比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

 

v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知一定条件下，该反应中CO₂的平衡转化率随温度、投料比[

n(H2)

n(CO2)

]的变化曲线如图1：

若温度升高，则反应的平衡常数K将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）；在其他条件不变时，请在图2中画出平衡时CH₃OCH₃的体积分数随投料比[

n(H2)

n(CO2)

]变化的曲线图．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）利用盖斯定律计算化学反应的焓变即可；
（2）计算浓度商和平衡常数比较判断，确定反应的移动方向进而确定正逆反应速率的大小；
（3）根据化学方程式的系数进行回答；根据温度和压强对化学平衡常数的影响：放热反应：升高温度，K减小，反之K增大；吸热反应：升高温度，K增大，反之K减小．

解答： 解：（1）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
由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式，则△H=-90.8kJ?mol^-1×2-23.5kJ?mol^-1-41.3kJ?mol^-1=-246.4kJ?mol^-1；
故答案为：-246.4kJ?mol^-1；
（2）Q=

c(CH3OCH3)?c(H2O)

c2(CH3OH)

=

9.6×9.6

1.442

=44.4＜64，平衡正向进行，v（正）＞v（逆），故答案为：＞；
（3）CH₃OCH₃的体积分数随投料比[n（H₂）/n（CO₂）]的增大而增大，根据反应知道当体积比是3的时候，甲醚的体积分数最大，如下图所示：
，根据图一可以看出，对于反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，所以温度升高，K减小，故答案为：；减小．

点评：本题考查了盖斯定律的计算应用、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．