Question

【題目】二甲醚和乙醇是兩種常見的有機溶劑，也可作為新能源。

(1)通過以下反應可獲得二甲醚(CH3OCH3)：

①CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH 1＝a kJ·molˉ1

②CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH 2＝b kJ·molˉ1

③2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH 3＝c kJ·molˉ1

則反應 2CO(g)＋4H2(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)的 ΔH＝_________kJ·molˉ1。

(2)已知氣相直接水合法可以制取乙醇：H2O(g)＋C2H4(g) CH3CH2OH(g)。

在 n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1 的條件下投料，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(T)及壓強(p) 的關系如圖1所示。

圖1

①下列有關說法中正確的是_________。

A．p1＞p2 B．280℃時，vB＞vC

C．A、B、C 三點的平衡常數(shù) KA＞KB＞KC D．低溫有利于該反應自發(fā)進行

②在 p2，280℃條件下，C 點的 v 正 ____v 逆 (填“＞”、“＜”或“＝”)，理由是________。

③計算圖 1 中 A 點的平衡常數(shù) Kp＝_________。(結果用 p2 的代數(shù)式表示，平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))

(3)在 n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶x 的條件下投料，某研究小組在壓強為 p2，溫度為 252℃ 時，進行平衡體系中乙醇的體積分數(shù)隨投料比變化的測定實驗。在圖 2 中畫出平衡體系中乙醇的體積分數(shù) φ 隨 x 變化的示意圖____。

Answer 1

【答案】2a+2b+c BD ＞ 在p2，280℃條件下，平衡轉(zhuǎn)化率在B點位置，說明C點未達平衡狀態(tài)，反應正向進行

【解析】

(1)通過以下反應可獲得二甲醚(CH3OCH3)：

①CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH 1＝a kJ·molˉ1

②CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH 2＝b kJ·molˉ1

③2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH 3＝c kJ·molˉ1

由蓋斯定律，2×①+2×②+③得：反應 2CO(g)＋4H2(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)的 ΔH＝（2a+2b+c）kJ·molˉ1。

故答案為：2a+2b+c；

(2)①A．當溫度相同時，從p1到p2乙烯轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動，p1<p2 ，故A錯誤；

B．280℃時，B點壓強大，vB＞vC，故B正確；

C．壓強為P2時升高溫度，乙烯轉(zhuǎn)化率減小，平衡常數(shù)減小，但BC溫度相同，平衡常數(shù)相同，A、B、C 三點的平衡常數(shù) KA＞KB=KC ，故C錯誤；

D．升高溫度，乙烯轉(zhuǎn)化率減小，△H<0，△S<0，低溫有利于該反應自發(fā)進行，故D正確；

故答案為：BD；

②在 p2，280℃條件下，C 點的 v 正>v 逆；理由是：在p2，280℃條件下，平衡轉(zhuǎn)化率在B點位置，說明C點未達平衡狀態(tài)，反應正向進行；

故答案為：＞；在p2，280℃條件下，平衡轉(zhuǎn)化率在B點位置，說明C點未達平衡狀態(tài)，反應正向進行；

③計算圖 1 中 A 點的平衡常數(shù)：

乙醇占= ，乙烯和水各占=，Kp＝ 。故答案為：；

(3)在 n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶x 的條件下投料，某研究小組在壓強為 p2，溫度為 252℃ 時，進行平衡體系中乙醇的體積分數(shù)隨投料比變化的測定實驗。n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1時，乙烯的轉(zhuǎn)化率最大，，或11.1%，畫出平衡體系中乙醇的體積分數(shù) φ 隨 x 變化的示意圖。

故答案為：；