Question

3．甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使甲醚在制藥、燃料、農藥等化學工業(yè)中有許多獨特的用途．
已知：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-25kJ•mol^-1，某溫度下的平衡常數為400．此溫度下，在1L的密閉容器中加入CH₃OH，反應到某時刻測得各組分的物質的量濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c（mol•L-1）	0.8	1.24	？

①平衡時，c（CH₃OCH₃）等于1.6 mol•L^-1，反應混合物的總能量減少40 kJ．
②若在平衡后的容器中再加入與起始時等量的CH₃OH，請在下圖中畫出CH₃OH的濃度的曲線示意圖．

Answer 1

分析 ①由表中數據可知，CH₃OH的起始濃度為0.8mol/L+2×1.24mol/L=3.28mol/L，令平衡后c（CH₃OCH₃）=xmol/L，根據方程式可知平衡時c（CH₃OH）=（3.28-2x）mol/L，c（H₂O）=xmol/L，代入平衡常數k=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（C{H}_{3}OH）}$計算；反應混合物的總能量減少等于反應放出的熱量，根據B計算中可知生成的n（CH₃OCH₃），結合熱化學方程式計算放出的熱量；
②平衡時，再加入與起始等量的CH₃OH，等效為增大壓強，反應前后氣體的物質的量不變，與原平衡等效，平衡后CH₃OH轉化率不變，以此解答該題．

解答 解：①由表中數據可知，CH₃OH的起始濃度為0.8mol/L+2×1.24mol/L=3.28mol/L，令平衡后c（CH₃OCH₃）=xmol/L，根據方程式可知平衡時c（CH₃OH）=（3.28-2x）mol/L，c（H₂O）=xmol/L，所以$\frac{{x}^{2}}{（3.28-2x）^{2}}$=400，解得x=1.6mol/L，
反應混合物的總能量減少等于反應放出的熱量，由B中可知，平衡時后c（CH₃OCH₃）=1.6mol/L，所以平衡時n（CH₃OCH₃）=1.6mol/L×1L=1.6mol，由熱化學方程式可知反應放出的熱量為25kJ/mol×1.6mol=40kJ，故平衡時，反應混合物的總能量減少40kJ，
故答案為：1.6；40；
②平衡時，再加入與起始等量的CH₃OH，等效為增大壓強，反應前后氣體的物質的量不變，與原平衡等效，平衡后CH₃OH轉化率不變，濃度為原平衡的2倍，如圖，故答案為：．

點評 本題考查化學平衡常數的有關計算與影響因素、化學平衡移動、等效平衡、化學反應中能量變化等，難度中等，根據化學平衡常數進行計算．