Question

【題目】二甲氧基甲烷[CH2(OCH3)2]水溶性好、含氧量高、燃燒完全、煙氣排放量低，被認為是一種極具應用前景的柴油添加劑。工業生產CH2(OCH3)2一般是在催化劑作用下，將37%的甲醛（HCHO）水溶液和甲醇（CH3OH）混合共熱，反應原理如下：HCHO+2CH3OHCH2(OCH3)2+H2O

（1）某次研究反應時間對產率的影響的實驗中，CH2(OCH3)2的濃度隨反應時間變化如表：

時間（min）	20	25	30	40	50	60
CH2(OCH3)2 （mol/L）	9.02	9.10	9.18	9.23	9.30	9.32

計算25~50min中CH2(OCH3)2的平均生成速率為___。

（2）研究反應的化學平衡常數（記作lnK）與溫度（T）的關系如圖所示，判斷該反應的△H___0（填“>”、“<”、“=”）。

（3）假設在密閉容器中發生上述反應：

①達到平衡時下列措施能提高HCHO轉化率的是___。

A.及時從反應體系中分離出CH2(OCH3)2

B.升高反應體系的溫度

C.再添加適量甲醇

D.再添加一定量甲醛

②下圖是催化劑作用下甲醇轉化率隨時間變化的趨勢曲線圖。請在圖中用虛線畫出相同條件下，不使用催化劑時轉化率隨時間變化的曲線。___

（4）進一步研究發現：甲醛的滴加速率、反應時間、催化劑的量和攪拌速率等對CH2(OCH3)2的工業實際產率（不完全是平衡狀態下得出的）也會產生一定影響。欲分別研究甲醛的滴加速率、攪拌速率對產率的影響，某同學設計了三組實驗如表：

影響因素 實驗號	甲醛的滴加速率(g/min)	反應時間(min)	催化劑的量(g)	攪拌速率(r/min)
1	___	70	2.5	30
2	1.0	___	___	___
3	2.5	___	___	80

①請在上表空格中填入剩余的實驗條件數據。

②在研究過程中發現，甲醛（HCHO）的滴加速率過慢或過快均會使CH2(OCH3)2產率降低。請結合該反應的合成機理：HCHOHOCH2OCH3CH2(OCH3)2，試分析甲醛的滴加速率過快時，導致產率較低的原因可能是___。

Answer 1

【答案】0.008mol/（L·min） ＜ AC 1.0 70 2.5 80 70 2.5 甲醛滴加過快會使合成反應主要停留在中間產物HOCH2OCH3或實驗用的是37%的甲醛溶液，不利于脫水，不利于平衡向正反應方向移動，故產率降低

【解析】

（1）由表給數據，結合速率公式計算可得；

（2）由圖可知，隨溫度升高，平衡常數K減小，則平衡向逆反應方向移動；

（3）①依據化學平衡移動原理分析解答；

②催化劑降低反應活化能，只加快反應速率，不影響化學平衡移動；

（4）①依據探究實驗時注意變量唯一化進行分析解答；

②甲醛滴加過快會使合成反應主要停留在中間產物HOCH2OCH3；實驗用的是37%的甲醛溶液，不利于脫水，不利于平衡向正反應方向移動。

（1）由表格數據可知25～50min中CH2（OCH3）2的濃度的變化為（9.30-9.10）mol/L=0.20mol/L，則化學反應速率為==0.008 mol/（L·min），故答案為：0.008mol/（L·min）；

（2）由圖可知，隨溫度升高，平衡常數K減小，則平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，故△H＜0，故答案為：＜；

（3）①A、減小生成物濃度，化學平衡正反應方向移動，HCHO轉化率增大，故正確；

B、該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，HCHO轉化率減小，故錯誤；

C、增大反應物甲醇的濃度，化學平衡正反應方向移動，HCHO轉化率增大，故正確；

D、再添加一定量甲醛，化學平衡正反應方向移動，HCHO轉化率減小，甲醇的轉化率增大，D錯誤；

AC正確，故答案為：AC；

②催化劑降低反應活化能，只加快反應速率，不影響化學平衡移動，故答案為：；

（4）①其他條件相同時才能比較甲醛的滴加速率、攪拌速率對產率的影響，即反應時間和催化劑的量相同，反應2為比較的標準，所以反應1和反應3的甲醛滴加速率不同，反應1與反應2相同；反應1和反應3的攪拌速率不同，反應3與反應2攪拌速率相同，故答案為：1.0；70；2.5；80；70；2.5；

②甲醛滴加過快會使合成反應主要停留在中間產物HOCH2OCH3；實驗用的是37%的甲醛溶液，不利于脫水，不利于平衡向正反應方向移動，故產率降低，故答案為：甲醛滴加過快會使合成反應主要停留在中間產物HOCH2OCH3或實驗用的是37%的甲醛溶液，不利于脫水，不利于平衡向正反應方向移動，故產率降低。