Question

【題目】Ⅰ甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使甲醚在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。

（1）已知：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1，某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度下，在1 L的密閉容器中加入CH3OH，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的物質(zhì)的量濃度如下：

①平衡時(shí)，c(CH3OCH3)等于________ mol·L－1，反應(yīng)混合物的總能量減少________ kJ。

②若在平衡后的容器中再加入與起始時(shí)等量的CH3OH，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫(huà)出CH3OH的濃度的曲線(xiàn)示意圖。

Ⅱ甲醇是一種可再生能源，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來(lái)合成甲醇：2H2（g）+ CO（g）CH3OH（g）

（2）下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ，△H 0（填“＞”、“＜”或“=”）．

②按下列物質(zhì)的量發(fā)生反應(yīng)，CO的轉(zhuǎn)化率由大到小的順序是 （填甲乙丙）．

（3）已知在常溫常壓下：化學(xué)反應(yīng)①②③④的平衡常數(shù)分別為K1，K2，K3，K4

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g） K1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）K2

③H2O（g）=H2O（l）K3

④CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）K4

則K4= （用含有K1，K2，K3的代數(shù)式表達(dá)）

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）①1.6 ， 40 ， ②如圖所示

Ⅱ（2）①K= ②＜ ③甲＞丙＞乙 （3）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及反應(yīng)的化學(xué)方程式可知甲醇的起始濃度是0.8mol/L+1.24mol/L×2＝3.28mol/L

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

起始濃度（mol/L） 3.28 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 2x x x

平衡濃度（mol/L）3.28－2x x x

則

解得x＝1.6

所以平衡時(shí)，c(CH3OCH3)等于1.6mol·L－1。消耗甲醇是3.2mol，所以反應(yīng)混合物的總能量減少。

②若在平衡后的容器中再加入與起始時(shí)等量的CH3OH，則相當(dāng)于是增大壓強(qiáng)，反應(yīng)前后體積不變，則平衡

（2）①在一定溫度下，一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)比值，根據(jù)方程式可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知升高溫度平衡常數(shù)減小，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0。

②甲相當(dāng)于在丙的基礎(chǔ)上增大氫氣濃度，提高CO的轉(zhuǎn)化率。乙相當(dāng)于在丙的基礎(chǔ)上增大CO濃度，提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，但降低CO的轉(zhuǎn)化率，則CO的轉(zhuǎn)化率由大到小的順序是甲＞丙＞乙。

（3）已知①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g） K1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）K2

③H2O（g）=H2O（l）K3

④CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）K4

則根據(jù)蓋斯定律可知①÷2＋③×2－②÷2即得到反應(yīng)④，所以反應(yīng)④的平衡常數(shù)。