Question

18．工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃）同時生成二氧化碳，其三步反應(yīng)如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH （g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
（1）總合成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ•mol．
（2）一定條件下的密閉容器中，上述總反應(yīng)達到平衡時，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是CE（填字母代號）．
A．高溫高壓  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
（3）已知反應(yīng)②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）在某溫度下的平衡常數(shù)K=400．此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如表格：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/mol•L-1	0.44	0.60	0.60

此時，v_（正）＞ v_（逆） 填“＞”、“＜”或“=”）；達到平衡后，CH₃OCH₃的物質(zhì)的量濃度是0.80mol/L．

Answer 1

分析 （1）通過①×2+②+③得方程式：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），依據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱，書寫熱化學(xué)方程式；
（2）提高轉(zhuǎn)化率，需使平衡向正向移動，利用勒夏特列原理結(jié)合平衡移動原理分析解答；
（3）利用K與Qc的相對大小判斷反應(yīng)進行的方向，判斷正逆反應(yīng)速率大�。挥萌�段式計算平衡時各物質(zhì)的濃度．

解答 解：（1）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③可得所求反應(yīng)方程式，則△H=-90.8kJ•mol^-1×2-23.5kJ•mol^-1-41.3kJ•mol^-1=-246.4kJ•mol^-1；
故答案為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ•mol；
（2）A．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；　
B．催化劑不影響平衡移動，但不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故B錯誤；　
C．減少CO₂的濃度，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率提高，故C正確；
D．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D錯誤；
e．分離出二甲醚，平衡向正反應(yīng)反應(yīng)移動，但反應(yīng)速率減慢，故e錯誤；
故選CE；
此時的Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$=$\frac{0.6×0.6}{0.44{\;}^{2}}$=1.86＜K=400，故未達到平衡，反應(yīng)向正向進行，v（正）＞v（逆）；
將上表中的濃度可知，CH₃OH的起始濃度為0.44+0.6×2=1.64，設(shè)CH₃OCH₃的濃度增大了x，則有
                      2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始（mol/L） 1.64                     0                0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   2x                      x                x
平衡（mol/L）1.64-2x                   x                x
K═$\frac{c（C{O}_{2}）×c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$=$\frac{{x}^{2}}{（1.64-2x）{\;}^{2}}$=400，解得x=0.80mol/L，
故答案為：＞；0.80mol/L．

點評 本題考查了反應(yīng)熱的計算，化學(xué)平衡理論及有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計算，明確蓋斯定律計算反應(yīng)熱的方法，熟悉化學(xué)平衡理論是解題關(guān)鍵，注意平衡常數(shù)隨溫度變化，題目難度中等．