Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)被稱(chēng)為21世紀(jì)的新型燃料，以CO和H2為原料生產(chǎn)二甲醚主要發(fā)生以下三個(gè)反應(yīng)：

（1）該工藝的總反應(yīng)為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝_________，化學(xué)平衡常數(shù)K＝______________(用含K1、K2、K3的代數(shù)式表示)。

化學(xué)反應(yīng)方程式		化學(xué)平衡常數(shù)
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)	ΔH1=-99 kJmol-1	K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)	ΔH2＝－24 kJmol-1	K2
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)	ΔH3＝－41 kJmol-1	K3

（2）某溫度下，將8.0molH2和4.0molCO充入容積為2L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)，10 分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡，測(cè)得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%，則用H2表示的反應(yīng)速率為_________，CO的轉(zhuǎn)化率為________。

（3）下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有________。

A．分離出二甲醚 B．降低溫度 C．改用高效催化劑D．增大壓強(qiáng)

（4）該工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是________________。

Answer 1

【答案】-263 kJmol-1 K12·K2·K3 0.3mol/(L·min) 75％ ABD 反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律及所給反應(yīng)式解答；

（2）列出三行式，利用已知條件，求出轉(zhuǎn)化量，進(jìn)而求出用H2表示的反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率；

（3）根據(jù)生成二甲醚的反應(yīng)特點(diǎn)分析采取的措施；

（4）根據(jù)反應(yīng)③對(duì)反應(yīng)②的生成物的影響分析解答。

（1）根據(jù)蓋斯定律可知①2+②+③即得到總反應(yīng)為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝-263 kJmol-1 ，其化學(xué)平衡常數(shù)K= K12·K2·K3 ，

故答案為：-263 kJmol-1 ；K12·K2·K3；

（2） 4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始量(mol) 8 4 0 0

轉(zhuǎn)化量(mol) 2x x 0.5x 0.5x

平衡量(mol) 8-2x 4-x 0.5x 0.5x

平衡時(shí)測(cè)得二甲醚的體積分?jǐn)?shù)為25%，則列式100%=25%，解得x=3，所以用H2表示的反應(yīng)速率為=0.3 mol/(L·min)，

CO的轉(zhuǎn)化率為100%=75%。

故答案為：0.3mol/(L·min) ；75％；

（3）生成二甲醚的反應(yīng)是放熱的氣體體積減小的可逆反應(yīng)。

A項(xiàng)，分離出CH3OCH3會(huì)使產(chǎn)物濃度降低，平衡向右移動(dòng)，CH3OCH3產(chǎn)率增大，故選A項(xiàng)；

B項(xiàng)，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度會(huì)使平衡向右移動(dòng)，使產(chǎn)率增大，故選B項(xiàng)；

C項(xiàng)，催化劑可以改變反應(yīng)速率，但是不能影響化學(xué)平衡，故不選C項(xiàng)。

D項(xiàng)，增大壓強(qiáng)使平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向右移動(dòng)，CH3OCH3產(chǎn)率增大，故選D項(xiàng)；

綜上所述，本題正確答案為ABD；

（4）根據(jù)方程式可知反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率。

故答案為：反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率。