Question

16．二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對臭氧層無破壞作用．工業(yè)上可利用水煤氣合成二甲醚，總反應(yīng)為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）{c}^{3}（CO）}$．溫度升高平衡常數(shù)變小（填“變大”、“變小”、“不變”）
（2）在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達到平衡，只改變一個條件能同時提高反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率的是cd（填字母代號）．
a．降低溫度   b．加入催化劑  c．縮小容器體積  d．增加H₂的濃度  e．增加CO的濃度
（3）在一定溫度下，在容積為1L的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO，發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），
在10min時剛好達到平衡，此時測得H₂的物質(zhì)的量濃度為1.5mo1•L^-1．則：
①平衡時n（CH₃OCH₃）=0.5，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%．
②達到平衡后，若向容器中再充入1mol H₂、1mol CO₂，經(jīng)一定時間達到平衡，反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐（正）＞v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．
③在該反應(yīng)條件下能判斷反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是D（填編號）．
A   v（CO）=3v（CO₂）  B   生成a mol CO₂的同時消耗3a mol H₂
C   c（CO₂）=c（CO）   D   混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
E   氣體的密度不再改變   F   氣體的總質(zhì)量不再改變．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出表達式；因反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減�。�
（2）改變條件增大反應(yīng)速率，可以采取加入催化劑、升溫、加壓、增大濃度等措施，且提高CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，結(jié)合平衡移動原理分析解答；
（3）①在一定溫度下，在容積為1L的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO，發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），在10min時剛好達到平衡，此時測得H₂的物質(zhì)的量濃度為1.5mo1•L^-1．物質(zhì)的量1.5mo1•L^-1×1L=1.5mol，
             3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
起始量（mol） 3        3         0          0
變化量（mol） 1.5      1.5       0.5        0.5
平衡量（mol） 1.5      1.5       0.5        0.5
轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②依據(jù)①計算平衡常數(shù)，計算此時的濃度商和平衡常數(shù)比較大小判斷反應(yīng)進行的方向；
③根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）{c}^{3}（CO）}$，因反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）{c}^{3}（CO）}$；變��；
（2）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故a錯誤；
b．加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；
c．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．增加H₂的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故e錯誤；
故答案為：cd；
（3）①在一定溫度下，在容積為1L的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO，發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），在10min時剛好達到平衡，此時測得H₂的物質(zhì)的量濃度為1.5mo1•L^-1．物質(zhì)的量1.5mo1•L^-1×1L=1.5mol，
             3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
起始量（mol） 3        3         0          0
變化量（mol） 1.5      1.5       0.5        0.5
平衡量（mol） 1.5      1.5       0.5        0.5
衡時n（CH₃OCH₃）=0.5mol，
平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.5mol}{3mol}$×100%=50%，
故答案為：0.5；50%；　 
②平衡常數(shù)K=$\frac{0.5×0.5}{1．{5}^{3}×1．{5}^{3}}$=0.022，達到平衡后，若向容器中再充入1mol H₂、1mol CO₂，Qc=$\frac{1.5×0.5}{2．{5}^{3}×1．{5}^{3}}$=0.014＜K，反應(yīng)正向進行，v（正）＞v（逆），
故答案為：＞；
③A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，在任何時候，反應(yīng)速率v（CO）=3v（CO₂），不能證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．在任何時候，生成amolCO₂的同時消耗3amolH₂，說明反應(yīng)正向進行，不能證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．c（CO₂）=c（CO），和起始量、變化量有關(guān)，不能證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量減小，反應(yīng)過程中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．體積不變的密閉容器中，氣體質(zhì)量不變，體積不發(fā)生變化，所以氣體的密度始終不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故E錯誤；
F．密閉容器中氣體質(zhì)量始終不變，所以氣體的總質(zhì)量不再改變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故F錯誤；
故答案為：D．

點評 本題綜合考查反應(yīng)熱計算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡計算等，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，難度中等，注意平衡常數(shù)和濃度商比較判斷反應(yīng)進行方向的方法．