题目内容
二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用．工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：6H2（g）+2CO2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）已知该反应平衡常数（K）与温度（T）的关系如图所示．
（1）一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应．下列能判断反应达到化学平衡状态的是______（选填编号）．
a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变 b．单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成
c．容器中气体密度不再改变 d．容器中气体压强不再改变
（2）温度升高，该化学平衡移动后到达新的平衡，CH3OCH3的产率将______（填“变大”、“变小”或“不变”，下同），混合气体的平均式量将______．
（3）一定温度和压强下，往体积为20L的容器中通入一定物质的量的H2与CO2，达到平衡时，容器中含有0.1mol二甲醚．计算H2的平均反应速率：______（用字母表示所缺少的物理量并指明其含义）．
（4）工业上为提高CO2的转化率，采取方法可以是______（选填编号）．
a．使用高效催化剂 b．增大体系压强
c．及时除去生成的H2O d．增加原料气中CO2的比例．
【答案】分析：（1）当达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量不变，可以此判断是否得到平衡状态；
（2）升高温度平衡向吸热反应方向移动，根据M=
判断平均式量变化；
（3）根据v=
计算二甲醚的平均反应速率，再根据氢气和二甲醚的关系式计算氢气的反应速率；
（4）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，为提高二氧化碳的转化率，可以采取增大氢气的量、减少生成物的量、增大压强、降低温度的方法．
解答：解：（1）a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变时，说明该反应达到平衡状态，故正确；
b．无论反应是否达到平衡状态，单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成，所以不能说明该反应达到平衡状态，故错误；
c．混合物的质量不变，容器的体积不变，所以无论反应是否达到平衡状态，容器中气体密度始终不变，故错误；
d．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，当容器中气体压强不再改变时，该反应达到平衡状态，故正确；
故选ad；
（2）根据温度和K之间的关系图知，当升高温度时，K减小，说明该反应向逆反应方向移动，则二甲醚产率减小，平衡向逆反应方向移动，则气体的物质的量增大，质量不变，则其平均摩尔质量减小，所以其平均式量减小，故答案为：变小；变小；
（3）根据v=
知，二甲醚的平均反应速率=
=
，根据二甲醚和氢气的关系式知，氢气的平均反应速率═
×6=
mol/（L．s），t-达到平衡所需的时间（单位：s，可自定），
故答案为：
mol/（L．s），t-达到平衡所需的时间（单位：s，可自定）；
（4）a．使用高效催化剂只改变反应速率不影响化学平衡移动，故错误；
b．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大体系压强平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
c．及时除去生成的H2O，平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
d．增加原料气中CO2的比例，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，故错误；
故选bc．
点评：本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡的移动等知识点，这些知识点是高考热点，注意化学平衡状态的判断中，只有选取反应前后改变的物理量不再改变时，该反应就达到平衡状态，为易错点．
（2）升高温度平衡向吸热反应方向移动，根据M=
判断平均式量变化；（3）根据v=
计算二甲醚的平均反应速率，再根据氢气和二甲醚的关系式计算氢气的反应速率；（4）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，为提高二氧化碳的转化率，可以采取增大氢气的量、减少生成物的量、增大压强、降低温度的方法．
解答：解：（1）a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变时，说明该反应达到平衡状态，故正确；
b．无论反应是否达到平衡状态，单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成，所以不能说明该反应达到平衡状态，故错误；
c．混合物的质量不变，容器的体积不变，所以无论反应是否达到平衡状态，容器中气体密度始终不变，故错误；
d．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，当容器中气体压强不再改变时，该反应达到平衡状态，故正确；
故选ad；
（2）根据温度和K之间的关系图知，当升高温度时，K减小，说明该反应向逆反应方向移动，则二甲醚产率减小，平衡向逆反应方向移动，则气体的物质的量增大，质量不变，则其平均摩尔质量减小，所以其平均式量减小，故答案为：变小；变小；
（3）根据v=
知，二甲醚的平均反应速率==，根据二甲醚和氢气的关系式知，氢气的平均反应速率═×6=mol/（L．s），t-达到平衡所需的时间（单位：s，可自定），故答案为：
mol/（L．s），t-达到平衡所需的时间（单位：s，可自定）；（4）a．使用高效催化剂只改变反应速率不影响化学平衡移动，故错误；
b．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大体系压强平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
c．及时除去生成的H2O，平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
d．增加原料气中CO2的比例，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，故错误；
故选bc．
点评：本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡的移动等知识点，这些知识点是高考热点，注意化学平衡状态的判断中，只有选取反应前后改变的物理量不再改变时，该反应就达到平衡状态，为易错点．
练习册系列答案
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（2012?虹口区二模）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用．工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：6H2（g）+2CO2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）
已知二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=23.5kJ?mol-1．在T1℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示．请回答下列问题：
二甲醚是一种重要的清洁燃料，工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚．利用水煤气合成二甲醚的热化学方程式为：
3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-274kJ?mol-1．
（1）该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡后，为同时提高反应速率和二甲醚的产率，可以采取的措施是 （填字母）
A．降低温度 B．加入催化剂 C．缩小容器体积 D．增加H2的浓度 E．分离出二甲醚
（2）该反应可以分两步进行：
4H2（g）+2CO（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1 ①
CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2△H2=-42kJ?mol-1
则反应①的焓变△H1= kJ?mol-1，熵变△S （填“＞、＜或=”）0．
已知某些化学键的键能数据如下表所示：
CO中C与O之间为叁键连接，则CO2中碳氧键的键能是 kJ?mol-1．
（3）二甲醚也可以通过CH3OH分子间脱水制得：
2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H3=-23.5kJ?mol-1．在T1℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度变化如下表：
①该条件下反应平衡常数K= ．
②相同条件下，若改变起始浓度．
此时正、逆反应速率的大小：v正 （填“＞、＜或=”）v逆．
（4）二甲醚-空气是一种高效的燃料电池，在氢氧化钾溶液中，电池反应方程式为：
CH3OCH3（l）+3O2（g）+4KOH（aq）═2K2CO3（aq）+5H2O（l）
请写出负极的电极反应式： ．
3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-274kJ?mol-1．
（1）该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡后，为同时提高反应速率和二甲醚的产率，可以采取的措施是
A．降低温度 B．加入催化剂 C．缩小容器体积 D．增加H2的浓度 E．分离出二甲醚
（2）该反应可以分两步进行：
4H2（g）+2CO（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1 ①
CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2△H2=-42kJ?mol-1
则反应①的焓变△H1=
已知某些化学键的键能数据如下表所示：
| 化学键 | C-H | O-H | H-H | C-O | C≡O |
| 键能/kJ．mol-1 | 413 | 463 | 436 | 358 | 1072 |
（3）二甲醚也可以通过CH3OH分子间脱水制得：
2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H3=-23.5kJ?mol-1．在T1℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度变化如下表：
| 物质 | CH3OH （g） | CH3OCH3 （g） | H2O （g） |
| 起始浓度/mol．l-1 | 2 | 0.2 | 0 |
| 平衡浓度/mol．l-1 | 0.4 | 1 | 0.8 |
②相同条件下，若改变起始浓度．
| 物质 | CH3OH （g） | CH3OCH3 （g） | H2O （g） |
| 起始浓度/mol．l-1 | 0.4 | 1.2 | 0.6 |
（4）二甲醚-空气是一种高效的燃料电池，在氢氧化钾溶液中，电池反应方程式为：
CH3OCH3（l）+3O2（g）+4KOH（aq）═2K2CO3（aq）+5H2O（l）
请写出负极的电极反应式：