Question

【题目】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：

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=－41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝ kJ·mol-1。

（2）反应②达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有 。

A．加入CH3OH B．升高温度 C．增大压强 D．移出H2O E．使用催化剂

（3）以下说法能说明反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的有____。

A．H2和CO2的浓度之比为3：1

B．单位时间内断裂3个H-H同时断裂1个C=O

C．恒温恒容条件下，气体的密度保持不变

D．恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变

E．绝热体系中，体系的温度保持不变

（4）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：

已知：气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数。

①该反应△H_____0（填“＞”、“＜”或“=”），550℃时，平衡后若充入惰性气体，平衡_______(填“正移”、“逆移”或“不移动”)

②650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为__________________（保留2位有效数字）。

③T时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=_________P总。

Answer 1

【答案】（1）-246.1 （2分）（2）D （2分）（3）DE （2分）

（4）①＞ （1分） 正移（1分）②25% （2分） ③0.5（2分）

【解析】

试题分析：（1）已知合成二甲醚的三步反应如下：

①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1

③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1

由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g），则△H=2△H1+△H2+△H3=﹣246.1KJ/mol；

（2）A．加入CH3OH相当于增大压强，平衡向逆反应方向进行，产率降低，A错误；B．该反应为放热反应，升高温度平衡逆移，则CH3OCH3产率会降低，B错误；C．该反应正方向为体积增大的方向，所以增大压强平衡左移，不能提高CH3OCH3产率，C错误；D．移出H2O降低生成物浓度，平衡向正反应方向进行，产率增大，D正确；E．使用催化剂不能改变平衡状态，E错误，答案选D。

（3）A．H2和CO2的浓度之比为3：1并不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．单位时间内断裂3个H-H同时断裂2个C=O可以说明反应达到平衡状态，B错误；C．恒温恒容条件下，气体的质量和容积均不变，则气体的密度保持不变，因此不能根据密度判断反应是否达到平衡状态，C错误；D．恒温恒压条件下气体的质量不变，而气体的物质的量发生变化，则气体的平均摩尔质量保持不变说明反应达到平衡状态，D正确；E．绝热体系中，体系的温度保持不变说明反应达到平衡状态，E错误，答案选DE。

（4）①根据图像可知随着温度的升高，CO的体积分数增加，说明升高温度平衡向正反应方向进行，则该反应△H＞0；由于反应在体积可变的恒压密闭容器中进行，当550℃时，若充入惰性气体，容器的容积扩大，使反应混合物的浓度减小，因此正，逆 均减小，由于该反应是气体体积增大的反应，减小压强，化学平衡向气体体积增大的正反应方向移动；

②根据图像可知在650℃时，反应达平衡后CO的体积分数是40%，则CO2的体积分数是60%，假设平衡时总物质的量是1mol，则反应产生CO 0.4mol，其中含有CO2 0.6mo，反应产生0.4molCO消耗CO2的物质的量是0.2mol，因此CO2转化率为0.2mol÷(0.6mol+0.2mol)×100%＝25.0%。

③T时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=_________P总。

T℃时CO和二氧化碳的体积分数相等，均是50%，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP＝。