Question

【題目】以CO和H2為原料生產二甲醚(CH3OCH3)主要發生以下三個反應

（1）該工藝的總反應為3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)△H

該反應△H=_______________,化學平衡常數K=__________(用含K1、K2、K3的代數式表示)。

（2）某溫度下,將8.0molH2和4 molCO充入容積為2L的密閉容器中,發生反應:4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),5分鐘后反應達平衡,測得二甲醚的體積分數為1/6,則用CH3OCH3的濃度變化表示該反應的速率為__________mol·L—1min—1,CO的轉化率為_________。

（3）下列措施中,既能加快反應速率又能提高CH3OCH3產率的有___________。

A.分離出二甲醚 B.升高溫度 C.改用高效催化劑 D.增大壓強

（4）該工藝中反應③的發生提高了CH3OCH3的產率原因是_________________________。

Answer 1

【答案】 -263 kJmol-1 K12·K2·K3 0.12mol·L1·min1 60％ D 反應③消耗了反應②中的產物H2O，使反應②的化學平衡向正反應方向移動，從而提高CH3OCH3的產率

【解析】（1）由蓋斯定律可得，總反應3CO（g）+3H2（g） CH3OCH3（g）+CO2（g）為方程式①×2+②+③相加所得，故△H=2△H1＋△H2＋△H3=2×（-99）-24-41=-263 kJ·mol－1；總反應的平衡常數等于分反應的平衡常數之積，則K=K12·K2·K3 ．

（2）可用體積分數求出各物質的濃度，然后再利用平衡常數的公式求出平衡常數，相同條件下，氣體的體積分數等于其物質的量分數，設參加反應的n（CO）=xmol，

該反應中 4H2（g）+2CO（g）CH3OCH3（g）+H2O（g），

開始（mol） 8.0 4.0 0 0

反應（mol） 2x x 0.5x 0.5x

平衡（mol）8.0-2x 4.0-x 0.5x 0.5x

二甲醚物質的量分數= ×100%=1/6，解得：x=2.4；用CH3OCH3的濃度變化表示該反應的速率為 =0.12mol·L1·min1 ；則CO的轉化率為2.4mol/4mol×100%=60%；（3）A、分離出二甲醚，降低生成物濃度，減慢反應速率，故A錯誤；B、升高溫度，加快反應速率，平衡逆向移動，產率降低，故B錯誤；C、改用高效催化劑，加快反應速率，但平衡不移動，故C錯誤；D、增大壓強，加快反應速率，平衡正向移動，能加快反應速率又能提高CH3OCH3產率，D正確；故選D。（4）該工藝中反應③的發生提高了CH3OCH3的產率原因是反應③消耗了反應②中的產物H2O，使反應②的化學平衡向正反應方向移動，從而提高CH3OCH3的產率。