Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型能源，它清潔、高效．工業合成氨時可聯產二甲醚，一定條件下，在容積固定的密閉設備中發生反應：2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；△H＜0．
（1）若其它條件不變，升高反應設備的溫度，H₂的轉化率

減少

（填“增大”、“減少”、“不變”）；若不改變反應設備的溫度、不增大設備的壓強，能提高二甲醚產率的措施有（寫一條）

及時分離出二甲醚或水

；
（2）相同溫度下，在兩個設備中進行上述反應，某時刻設備中各氣態物質的濃度及正逆反應速率關系如下表所示．
①判斷設備 I中的反應是否達到平衡狀態

是

（填“是”或“否”），該溫度下的平衡常數K=

1

；
②推測表中空格處v（正）與v（逆）的關系，并寫出推測過程）

該反應的平衡常數K=1.0，而設備 II中Q_c=c（CH₃OCH₃）?c³（H₂O）/c²（CO₂）?c⁶（H₂）
=1.0×10^-4×（2.0×10^-4）³/（2.0×10^-2）²（1.0×10^-2）⁶
=2.0，∴Q_c＞K，反應正在向逆反應方向進行，v（正）＜v（逆）

；
（3）若起始時CO₂和H₂的物質的量比為1：3，某一時刻從上述正在進行的反應設備中分離走H₂和H₂O，得到CO₂（g）和CH₃OCH₃（g）的混合物．測算出該混合物中C、O兩原子的物質的量比n（C）：n（O）=1：x，畫出以x為橫坐標、上述反應中H₂（g）的轉化率為縱坐標的
的圖象（直線）．

Answer 1

分析：（1）升高溫度化學平衡向著吸熱方向進行，根據平衡移動原理來判斷提高二甲醚產率的措施；
（2）①平衡狀態的標志是：正逆反應速率相等，根據平衡常數表達式來計算平衡常數；
②根據任意態的濃度熵和平衡常數的關系來判斷是否是平衡狀態以及反應的移動方向；
（3）根據物質的分子構成以及物質成分結合化學平衡移動來畫圖．

解答：解：（1）若其它條件不變，升高反應設備的溫度，平衡逆向移動，所以氫氣的轉化率減小減少，若不改變反應設備的溫度、不增大設備的壓強，提高二甲醚產率即平衡正向移動的方法是減少生成物的濃度，即，及時分離出二甲醚或水，故答案為：減少；及時分離出二甲醚或水；
（2）①設備I中正逆反應速率相等的狀態是平衡狀態，根據平衡常數K=

[CH3OCH3]?[H2O]3

[CO2]2?[H2]6

=

(1×10-4)4

(1×10-2)8

=1，故答案為：是；K=1；
②因為該反應的平衡常數K=1.0，而設備 II中Q_c=c（CH₃OCH₃）?c³（H₂O）/c²（CO₂）?c⁶（H₂）=1.0×10^-4×（2.0×10^-4）³/（2.0×10^-2）²（1.0×10^-2）⁶=2.0，所以Q_c＞K，反應正在向逆反應方向進行，v（正）＜v（逆），故答案為：因為該反應的平衡常數K=1.0，而設備 II中Q_c=c（CH₃OCH₃）?c³（H₂O）/c²（CO₂）?c⁶（H₂）=1.0×10^-4×（2.0×10^-4）³/（2.0×10^-2）²（1.0×10^-2）⁶=2.0，所以Q_c＞K，反應正在向逆反應方向進行，v（正）＜v（逆）；
（3）根據二氧化碳和乙醚的分子式中碳原子和氧原子的分子構成：二氧化碳中n（C）：n（O）=1：2，乙醚中n（C）：n（O）=2：1，當x=0.5時，則n（C）：n（O）=2：1，此時物質的組成只有乙醚，所以二氧化碳消耗完畢，此時氫氣的轉化率是100%，當x=2是，則物質的組成是二氧化碳，反應剛開始，所以氫氣的轉化率為0，即，故答案為：．

點評：本題綜合性較強，難度很大，要求學生具有分析和解決問題的能力．