Question

二甲醚（DME）水蒸氣重整制氫是一種有效解決氫源的方案，其包含的化學(xué)反應(yīng)有：
CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）=2CH₃OH（g）△H₁=24.52kJ?mol^-1
CH₃OH（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=90.73kJ?mol^-1
H₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=±M kJ?mol^-1
（1）已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵	C≡O(shè) （CO）	C=O	H-O	H-H
鍵能（kJ?mol-1）	1070	801	463	436

對(duì)于反應(yīng)H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），在一密閉容器中加入1mol H₂O（g）和1mol CO（g）充分反應(yīng)后

 

（填“放出”或“吸收”）的熱量

 

（填“＞”、“=”或“＜”）M kJ．如圖中符合其能量變化的為

 

．
A．B．
C．D．
（2）1840年，俄國(guó)化學(xué)家蓋斯在分析許多化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的基礎(chǔ)上，提出“一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相同的”．請(qǐng)計(jì)算總反應(yīng)式為CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）=2CO₂（g）+6H₂（g） 的△H=

 

kJ?mol^-1；在一定條件下，體積恒定的密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)，下列能表示某時(shí)刻已達(dá)到了平衡狀態(tài)的是

 

（填選項(xiàng)）．
A．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生改變
B．6v（CH₃OCH₃）=v（H₂）
C．各組分的密度不再發(fā)生改變
D． n（CH₃OCH₃）：n（H₂O）：n（CO₂）：n（H₂）=1：3：2：6
E．CO₂的體積分?jǐn)?shù)為

1

6

（3）已知CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g），一定溫度下在一2L密閉容器中充入0.1mol CH₃OCH₃（g）和0.2mol H₂O（g）發(fā)生該反應(yīng)，經(jīng)過5min達(dá)到平衡，此時(shí)CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%，則用CH₃OH （g）表示的平均反應(yīng)速率為

 

；與反應(yīng)前容器內(nèi)壓強(qiáng)相比反應(yīng)后容器內(nèi)壓強(qiáng)

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和得到反應(yīng)能量變化；可能反應(yīng)不能進(jìn)行徹底分析判斷反應(yīng)放出熱量；依據(jù)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)方向判斷反應(yīng)物能量低于生成物能量判斷；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析判斷選項(xiàng)；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，反應(yīng)速率v=

△c

△t

得到反應(yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)方向判斷；

解答： 解：（1）反應(yīng)H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），焓變△H₃=2×463KJ/mol+1070KJ/mol-2×801KJ/mol-436KJ/mol=+42KJ/mol；在一密閉容器中加入1mol H₂O（g）和1mol CO（g）充分反應(yīng)吸熱，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，吸收的熱量小于MKJ；
A、圖A中符合其能量變化，反應(yīng)物能量低于生成物，故A符合；
B、圖象中斷裂化學(xué)鍵需要吸收能量，所以分子能量低于原子能量，故B錯(cuò)誤；
C、生成物分子斷裂化學(xué)鍵為原子吸收能量，故C錯(cuò)誤；
D、圖象中反應(yīng)物能量高于生成物，不是吸熱過程，故D錯(cuò)誤；
故答案為：吸熱，＜，A；
（2）二甲醚（DME）水蒸氣重整制氫是一種有效解決氫源的方案，其包含的化學(xué)反應(yīng)有：
①CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）=2CH₃OH（g）△H₁=24.52kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=90.73kJ?mol^-1
③H₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=42kJ?mol^-1
結(jié)合蓋斯定律計(jì)算①+②×2+③×2得到：CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）=2CO₂（g）+6H₂（g）△H=289.98KJ/mol；
CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）=2CO₂（g）+6H₂（g）反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)反應(yīng)的平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
A．反應(yīng)前后氣體體積變化，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，是正反應(yīng)速率之比，6v（CH₃OCH₃）=v（H₂），不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量相同，體積相同，各組分的密度始終不發(fā)生改變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D． n（CH₃OCH₃）：n（H₂O）：n（CO₂）：n（H₂）=1：3：2：6，是反應(yīng)物質(zhì)的量之比，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E．CO₂的體積分?jǐn)?shù)為

1

6

，體積分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：AE；
（3）已知CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g），一定溫度下在一2L密閉容器中充入0.1mol CH₃OCH₃（g）和0.2mol H₂O（g）發(fā)生該反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式，設(shè)反應(yīng)甲醚物質(zhì)的量為x；
           CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g），
起始量（mol） 0.1        0.2        0
變化量（mol） x           x         2x
平衡量（mol）0.1-x      0.2-x       2x
經(jīng)過5min達(dá)到平衡，此時(shí)CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%，

0.1-x

0.1+0.2

×100%=10%
x=0.07mol
則用CH₃OH （g）表示的平均反應(yīng)速率=

2×0.07mol 2L

5min

=0.014mol/L?min；
反應(yīng)前后去體積不變，所以與反應(yīng)前容器內(nèi)壓強(qiáng)相比反應(yīng)后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變；
故答案為：0.014mol/L?min，不變；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)反應(yīng)能量變化分析判斷，圖象理解應(yīng)用，鍵能計(jì)算反應(yīng)焓變的方法，化學(xué)平衡計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．