Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型燃料，以CO和H2為原料生產二甲醚主要發生以下三個反應：

（1）該工藝的總反應為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝_________，化學平衡常數K＝______________(用含K1、K2、K3的代數式表示)。

化學反應方程式		化學平衡常數
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)	ΔH1=-99 kJmol-1	K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)	ΔH2＝－24 kJmol-1	K2
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)	ΔH3＝－41 kJmol-1	K3

（2）某溫度下，將8.0molH2和4.0molCO充入容積為2L的密閉容器中，發生反應：4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)，10 分鐘后反應達平衡，測得二甲醚的體積分數為25%，則用H2表示的反應速率為_________，CO的轉化率為________。

（3）下列措施中，能提高CH3OCH3產率的有________。

A．分離出二甲醚 B．降低溫度 C．改用高效催化劑D．增大壓強

（4）該工藝中反應③的發生提高了CH3OCH3的產率，原因是________________。

Answer 1

【答案】-263 kJmol-1 K12·K2·K3 0.3mol/(L·min) 75％ ABD 反應③消耗了反應②中的產物H2O，使反應②的化學平衡向正反應方向移動，從而提高CH3OCH3的產率

【解析】

（1）根據蓋斯定律及所給反應式解答；

（2）列出三行式，利用已知條件，求出轉化量，進而求出用H2表示的反應速率和CO的轉化率；

（3）根據生成二甲醚的反應特點分析采取的措施；

（4）根據反應③對反應②的生成物的影響分析解答。

（1）根據蓋斯定律可知①2+②+③即得到總反應為3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝-263 kJmol-1 ，其化學平衡常數K= K12·K2·K3 ，

故答案為：-263 kJmol-1 ；K12·K2·K3；

（2） 4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始量(mol) 8 4 0 0

轉化量(mol) 2x x 0.5x 0.5x

平衡量(mol) 8-2x 4-x 0.5x 0.5x

平衡時測得二甲醚的體積分數為25%，則列式100%=25%，解得x=3，所以用H2表示的反應速率為=0.3 mol/(L·min)，

CO的轉化率為100%=75%。

故答案為：0.3mol/(L·min) ；75％；

（3）生成二甲醚的反應是放熱的氣體體積減小的可逆反應。

A項，分離出CH3OCH3會使產物濃度降低，平衡向右移動，CH3OCH3產率增大，故選A項；

B項，反應是放熱反應，降低溫度會使平衡向右移動，使產率增大，故選B項；

C項，催化劑可以改變反應速率，但是不能影響化學平衡，故不選C項。

D項，增大壓強使平衡向氣體體積減小的方向移動，即向右移動，CH3OCH3產率增大，故選D項；

綜上所述，本題正確答案為ABD；

（4）根據方程式可知反應③消耗了反應②中的產物H2O，使反應②的化學平衡向正反應方向移動，從而提高CH3OCH3的產率。

故答案為：反應③消耗了反應②中的產物H2O，使反應②的化學平衡向正反應方向移動，從而提高CH3OCH3的產率。