Question

【題目】甲醚(CH3OCH3)是一種新型能源。

已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1=-99kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H2=-24kJ/mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H3=-41kJ/mol

回答下列問題：

(1)寫出CO和H2反應(yīng)生成CO2和CH3OCH3(g)的熱化學(xué)方程式：________________。

(2)下列措施能提高反應(yīng)①中CO的平衡轉(zhuǎn)化率的是________(填字母)。

A.增大壓強 B.升高溫度 C.增大H2濃度 D.加高效催化劑

(3)在恒溫恒容條件下只發(fā)生反應(yīng)③，下列情況表明該反應(yīng)達到平衡的是________(填字母)。

A.氣體壓強保持不變 B.氣體密度保持不變

C.保持不變 D.濃度商保持不變

(4)在一定溫度(T℃)下，向恒容密閉容器中投入一定量CH3OH氣體，只發(fā)生反應(yīng)②。氣體混合物中CH3OCH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)[φ(CH3OCH3)]與反應(yīng)時間(t)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示。

t/min	0	15	30	45	80	100
[φ(CH3OCH3)]	0	0.05	0.08	0.09	0.10	0.10

①30min時，CH3OH的轉(zhuǎn)化率α(CH3OH)________％；該溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________（用分?jǐn)?shù)表示）。

②反應(yīng)速率v=v正-v逆，其中v正=k正φ2(CH3OH)、v逆=k逆φ(CH3OCH3)φ(H2O)，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，φ為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。15min時________(結(jié)果保留2位小數(shù))

(5)在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)③，平衡常數(shù)為K，pK=-lg2K。pK溫度的關(guān)系如圖所示，圖中曲線________（填“a”或“b”）能反映平衡常數(shù)變化趨勢。

(6)在CO2處理過的飽和KHCO3溶液中，電解活化的CO2制備CH3OCH3的原理如圖所示，陰極有HCO3-生成，該電的電極反應(yīng)式為________。

Answer 1

【答案】3CO(g)+3H2(g)CO2(g)+CH3OCH3(g) H=-263kJ/mol AB CD 16 5.06 a 14CO2+12e-+9H2O=CH3COH3+12HCO3-

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律2①+②+③可得④；

(2)根據(jù)勒夏特列原理判斷。

(3)反應(yīng)③中氣體的計量數(shù)左右兩邊相等，則反應(yīng)自始至終，容器的壓強、物質(zhì)的量、密度不變，不能作為平衡的標(biāo)志，反應(yīng)平衡時，n(CO)、n(CO2)的量不再改變，濃度不再改變；

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，反應(yīng)再80min時達到平衡狀態(tài)，φ(CH3OCH3)為0.10，

(5)反應(yīng)③的焓變小于零，為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小；

(6)電解陰極得電子由CO2生成CH3OCH3時，有HCO3-生成。

(1)④3CO(g)+3H2(g)CO2(g)+CH3OCH3(g)，根據(jù)蓋斯定律2①+②+③可得④，3CO(g)+3H2(g)CO2(g)+CH3OCH3(g) H=-263kJ/mol；

(2)提高反應(yīng)①中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動，根據(jù)勒夏特列原理增大壓強和降低溫度可使平衡正向移動或提高氫氣的用量，答案為AB；

(3)反應(yīng)③中氣體的計量數(shù)左右兩邊相等，則反應(yīng)自始至終，容器的壓強、物質(zhì)的量、密度不變，不能作為平衡的標(biāo)志，反應(yīng)平衡時，n(CO)、n(CO2)的量不再改變，濃度不再改變，答案為CD。

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，反應(yīng)再80min時達到平衡狀態(tài)，φ(CH3OCH3)為0.10，

①30min時，根據(jù)三段式，=0.08，解的x=0.16a，CH3OH的轉(zhuǎn)化率α(CH3OH)=×100%=16%；同理，平衡時x=0.2，K==；

②15min時，根據(jù)三段式，=0.05，解的x=0.1a，則φ(CH3OCH3)=φ(H2O)=0.05a，φ2(CH3OH)=(0.9a)2，平衡時，v正=k正φ2(CH3OH)=v逆=k逆φ(CH3OCH3)φ(H2O)，=K，==5.06；

(5)反應(yīng)③的焓變小于零，為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，pK=-lg2K，則pK增大，a能反映平衡常數(shù)變化趨勢；

(6)在CO2處理過的飽和KHCO3溶液中，電解陰極得電子，由CO2生成CH3OCH3時，有HCO3-生成，電極反應(yīng)式為14CO2+12e-+9H2O=CH3COH3+12HCO3-。