Question

二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用．工業上可利用煤的氣化產物（水煤氣）合成二甲醚．
（1）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ?mol^-1
總反應：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=

-246.4KJ/mol

；
（2）已知反應②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某溫度下的平衡常數為400．此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol?L-1）	0.44	0.6	0.6

①比較此時正、逆反應速率的大小：v_正

＞

 v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，經10min反應達到平衡，此時c（CH₃OH）=

0.04mol/L

；該時間內反應速率v（CH₃OH）=

0.16mol/L?min

．
（3）在溶液中，反應A+2B?C分別在三種不同實驗條件下進行，它們的起始濃度均為c（A）=0.100mol/L、c（B）=0.200mol/L及c（C）=0mol/L．反應物A的濃度隨時間的變化如圖所示．
請回答下列問題：
與①比較，②和③分別僅改變一種反應條件．所改變的條件和判斷的理由是：
②

加催化劑，達到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度不變

；
③

溫度升高，達到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度減小

；
該反應的△H

＞

0，判斷其理由是

升高溫度反應正反應方向，故反應是吸熱反應

．

Answer 1

分析：（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①依據濃度商和平衡常數比較分析反應進行的方向；
②依據平衡常數和化學平衡三段式列式計算得到；依據C計算得到甲醇的平衡濃度計算甲醇表示的反應速率；
（3）①根據催化劑對化學反應速度率和化學平衡的影響；根據溫度對化學反應速度率和化學平衡的影響，在溶液中，壓強對化學平衡無影響；
②根據溫度對化學平衡的影響．

解答：解：（1）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
由蓋斯定律②+③+①×2得到
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.4 kJ?mol^-1，
故答案為：-246.4 kJ?mol^-1；
（2）①表中數據分析計算Q=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

0.6mol/L×0.6mol/L

(0.44mol/L)2

=1.86＜400，說明反應正向進行，v_正＞v_逆，故答案為：＞；
②甲醇起始量濃度為0.44+1.2=1.64mol/L．設轉化的甲醇濃度為x
                 2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（ mol/L）   1.64          0         0
變化量（mol/L）    x            0.5x      0.5x
平衡量（mol/L）    1.64-x       0.5x      0.5x
K=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

(0.5x)2

(1.64-x)2

=400，
計算得到x=1.6mol/L
若經10 min后反應達到平衡，此時c（CH₃OH）=0.04 mol/L
0～10min內甲醇平衡濃度=0.04mol/L，平均反應速率v（CH₃OH）=

1.6mol/L

10min

=0.16 mol/（L?min）；
故答案為：＞；0.04 mol/L；0.16 mol/（L?min）；
（3）①因催化劑能加快化學反應速度率，縮短達到平衡的時間，化學平衡不移動，所以②為使用催化劑；因升高溫度，化學反應速度率加快，化學平衡移動，平衡時A的濃度減小；
因③溫度升高，化學平衡向吸熱的方向移動，平衡時A的濃度減小，說明正反應方向吸熱，△H＞0，
故答案為：加催化劑；達到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度未變；溫度升高；達到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度減小；＞；升高溫度向正方向移動，故該反應是吸熱反應．

點評：本題考查熱化學方程式和蓋斯定律的分析應用，化學平衡的有關知識和化學計算，本題難度不大，做題時注意平衡三段式的應用．