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( CH₃OCH₃)。請回答下列問題：
(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
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H=－23．5kJ/mol
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)  △H=－41．3kJ/mol
總反應：3H₂(g)+3CO(g) CH₃OCH₃(g)+CO₂(g) 的△H=           ；
一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是：
________（填字母代號）。
a．壓縮體積     b．加入催化劑  c．減少CO₂的濃度  d．增加CO的濃度
e．分離出二甲醚（CH₃OCH₃）
(2)已知反應②2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H=－23．5kJ/mol
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）	0．40	0．6	0．6

①比較此時正、逆反應速率的大小比較：_________（填“>”、“<”或“=”）。
②該反應的平衡常數的表達式為K=_____,溫度升高，該反應的平衡常數K____（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

(1)-246．4 kJ/mol  a c e(2) ①＞ ②{C(CH₃OCH₃)×C(H₂O)} /C²(CH₃OH)   減小

試題分析：（1）①×2+②+③可得總反應：3H₂(g)+3CO(g) CH₃OCH₃(g)+CO₂(g) △H=2×（－90．8kJ/mol）+（－23．5kJ/mol）+（－41．3kJ/mol）=-246．4 kJ/mol。（2）若a壓縮體積，體系的壓強增大，化學平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率提高；b加入催化劑能同等倍數改變正、逆反應的化學反應速率，縮短達到平衡所需時間，平衡不移動；c減少CO₂的濃度,平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率提高；d．增加CO的濃度，平衡向正反應方向移動，但增加量遠遠大于平衡移動消耗量，所以CO的轉化率反而降低。e．分離出二甲醚（CH₃OCH₃）即減小生成物的濃度，化學平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率提高。故在該總反應中，要提高CO的轉化率的途徑是ace．（2）①比較常數各生成物濃度冪指數乘積與反應物濃度冪指數乘積的比與K 大小。如果比K大，平衡向逆反應方向移動，V_逆＞V_正；如果比K小，平衡向正反應方向移動， V_正＞V_逆；如果等于K，平衡不會發生移動， V_正=V_逆；由于（0．6×0．6）/（0．4）²==9/4<400，所以平衡向正反應方向移動，V_正＞V_逆。②化學平衡常數是可能反應達到化學平衡時隔生成物濃度冪指數的乘積與各反應物濃度冪指數的乘積的比即K={C(CH₃OCH₃)×C(H₂O)} /C²(CH₃OH)．該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，根據勒夏特列原理，化學平衡向逆反應方向移動，生成物的濃度減小，反應物的濃度增大，對化學平衡常數來說，分子減小，分母擴大，所以K減小。