Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)，是一種易燃氣體。主要作為甲基化試劑和各類氣霧推進劑，在制藥、染料、農藥工業中有許多獨特的用途。其制備方法之一可由H2和CO合成：2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH<0

（1）該反應的ΔS_____0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（2）在恒溫恒容容器中，不能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是____(選填字母序號)。

a.二甲醚和水蒸氣的體積比等于1︰1 b．容器中壓強保持不變

c．υ正（H2）＝4υ逆（CH3OCH3） d．容器中一氧化碳的物質的量不再改變

（3）在密閉容器中，反應達到平衡后下列措施能加快反應速率并提高CO轉化率的是___(選填字母序號)。

a．將H2O(g)從體系中分離出來 b．縮小容器體積，使體系壓強增大

c．加入合適的催化劑 d．升高體系溫度

（4）T℃時，在2 L密閉容器中，充入4 molCO和8 molH2發生反應，測得H2的物質的量隨時間變化如圖中狀態Ⅰ(圖中實線)所示：

①T℃時，在狀態Ⅰ的條件下，反應達到C點時體系處于平衡狀態，以H2表示該反應的平均速率υ(H2)=_________， CO的轉化率是________，反應的平衡常數KⅠ=_________。

②若僅改變某一條件，測得H2物質的量隨時間變化如圖狀態Ⅱ所示，則KⅠ _____KⅡ(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③若僅改變某一條件時，測得H2的物質的量隨時間變化如圖狀態Ⅲ所示，則改變的條件可能是_____________________________。

Answer 1

【答案】< a b 0.375mol/（Lmin） 75% 2.25 = 升高溫度

【解析】

根據氣體的混亂度變化判斷熵變；根據勒夏特列原理判斷化學平衡移動的方向；根據平衡常數的公式計算平衡常數。

(1)反應前氣體的物質的量大于反應后氣體的物質的量，即體系混亂度減小，即ΔS<0；

故答案為：<；

(2) a.達到平衡時，各組分的濃度不再改變，但是不一定成比例，故a符合題意；

b.該反應的正反應是氣體分子數減小的反應，則容器中壓強不再改變，說明該反應已達到平衡狀態，故b不符合題意；

c.化學平衡時，反應速率之比應該是一個正反應一個是逆反應而且要等于計量數之比，當υ正（H2）＝4υ逆（CH3OCH3）時，說明該反應已達到平衡狀態，故c不符合題意；

d. 在恒溫恒容的條件下，容器中一氧化碳的物質的量不再改變，說明CO的濃度不再改變，即達到平衡狀態，故d不符合題意；

故答案為：a；

(3)a.將H2O(g)從體系中分離出來，促進平衡向正反應方向移動，CO轉化率提高，但是化學反應速率會減小，故a錯誤；

b. 縮小容器體積，使體系壓強增大，加壓會提高速率，促進平衡向氣體體積減小的方向即正反應方向移動，CO轉化率提高，故b正確；

c.催化劑改變化學反應速率，但不影響化學平衡，故c錯誤；

d.溫度升高促進平衡向吸熱反應方向移動即逆反應方向，CO的轉化率減小，故d錯誤；

故答案為：b；

(4) 根據圖像可知C點平衡時反應了8min，即反應平衡時，反應了n(H2)為8mol-2mol=6mol，剩余n(H2)=2mol，，υ(H2)==0.375mol/（Lmin）；

根據方程式：2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)可知，

2 4 1 1

初始狀態 4mol 8mol 0 0

平衡時反應了 3mol 6mol 1.5mol 1.5mol

平衡時剩余 1mol 2mol 1.5mol 1.5mol

①則CO的轉化率α（CO）=，KⅠ===2.25；

故答案為：0.375mol/（Lmin） ，75%，2.25；

②由圖像可知，狀態Ⅱ達到平衡的時間縮短，反應速率加快，且狀態II中平衡時H2的物質的量比狀態I時減小，平衡向正反應方向移動，即增大壓強、增大CO濃度等條件均可，但是不能升高溫度，因為升高溫度平衡向逆反應方向移動，故狀態II的溫度不變，平衡常數不變，所以KⅠ =KⅡ；

故答案為：=；

③根據圖示可知，狀態Ⅲ達到平衡的時間縮短，且平衡向逆移動，即是升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；

故答案為：升高溫度。