Question

【題目】甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料。

（1）已知：

①C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(g) ΔH1=-45.5 kJ/mol

②2CH3OH(g)→CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9 kJ/mol

③C2H5OH(g)→CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7 kJ/mol

請(qǐng)寫出乙烯和水蒸氣化合生成甲醇?xì)怏w的熱化學(xué)方程式：__________。

（2）合成甲醇的反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH。相同條件下，向容積相同的a、b、c、d、e五個(gè)密閉容器中分別充入等量的物質(zhì)的量之比為1:2的CO和H2的混合氣體，改變溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得反應(yīng)進(jìn)行到t min時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù)如圖甲所示。

①溫度升高甲醇的體積分?jǐn)?shù)增大的原因是__________．

②根據(jù)圖像判斷ΔH__________（填“>”、“<”或“=”）0。

（3）為了研究甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)條件，某研究與小組在三個(gè)體積均為1.0 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9 kJ/mol。

容器編號(hào)	溫度/℃	起始物質(zhì)的量/mol	平衡物質(zhì)的量/mol
		CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
Ⅰ	T1	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	T1	0.40	A	a
Ⅲ	T2	0.20	0.090	0.090

①T1溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________；反應(yīng)溫度T1__________T2（填“大于”或“小于”。）

②容器Ⅱ中a=__________。

③下列說法能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________（填字母）。

A．容器中氣體壓強(qiáng)不再變化

B．用CH3OH和CH3OCH3表示的反應(yīng)速率之比為2:1

C．混合氣體的密度不變

D．容器內(nèi)CH3OH和CH3OCH3的濃度之比為2:1
E．混合氣體中c(CH3OCH3)不變

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+2H2O(g)→2CH3OH(g) ΔH=+29.1 kJ/mol a到c反應(yīng)未達(dá)平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，甲醇的體積分?jǐn)?shù)越大 < 4 大于 0.16 E

【解析】（1）依據(jù)蓋斯定律①-②+③可得C2H4(g)+2H2O(g) 2CH3OH(g)，ΔH=ΔH1-ΔH2+ΔH3=+29.1 kJ/mol。故答案為：C2H4(g)+2H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH=+29.1kJ/mol。

（2）①a、b點(diǎn)沒有達(dá)到平衡，c點(diǎn)恰好平衡，d、e為平衡狀態(tài)。a、c之間的點(diǎn)均不是平衡狀態(tài)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，相同時(shí)間內(nèi)，生成的甲醇更多，甲醇的體積分?jǐn)?shù)更大。

故答案為：a到c反應(yīng)未達(dá)平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，甲醇的體積分?jǐn)?shù)越大；

②c、e之間的點(diǎn)均為平衡狀態(tài)，溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，該反應(yīng)中溫度升高，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0。

故答案為：＜。

（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，列出容器I中反應(yīng)三段式：

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始物質(zhì)的量/mol 0.20 0 0

變化物質(zhì)的量/mol 0.16 0.080 0.080

平衡物質(zhì)的量/mol 0.04 0.080 0.080

容器體積為1L，則平衡常數(shù)K===4；

該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OCH3(g)含量減小。容器I和容器Ⅲ，起始時(shí)投入的CH3OH物質(zhì)的量相同，而平衡時(shí)Ⅰ的CH3OCH3(g)含量低，說明容器Ⅰ的反應(yīng)溫度較高，故T1大于T2。

故答案為：4；大于；

②反應(yīng)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，恒溫恒容條件下

Ⅰ、Ⅱ?qū)儆诘刃�平�?/span>，Ⅱ的起始物質(zhì)的量是I的2倍，則平衡時(shí)Ⅱ生成物量也為Ⅰ的2倍，故a=0.08×2=0.16。

故答案為：0.16；

③當(dāng)變量不再改變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。A、該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體數(shù)目不變，即氣體總物質(zhì)的量n是定量，根據(jù)pV=nRT可知，恒溫恒容時(shí)，p、n成正比，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)為定量，故壓強(qiáng)不再變化不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B、正反應(yīng)中，CH3OH與CH3OCH3的反應(yīng)速率之比一直為2:1；逆反應(yīng)中，CH3OH與CH3OCH3的反應(yīng)速率之比也一直為2:1，所以CH3OH和CH3OCH3的速率之比為2:1不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C、ρ=m/V，氣體的總質(zhì)量是定量，恒容時(shí)體積也是定量，故密度為定量，密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D、平衡時(shí)CH3OH和CH3OCH3的濃度之比可能為2:1，也可能不是2:1，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；E、c(CH3OCH3)是變量，當(dāng)c(CH3OCH3)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確。

故答案為：E。