Question

【題目】工業(yè)上以CO為原料生產(chǎn)二甲醚的反應(yīng)為：3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H＝a kJmol-1 T℃時，起始時在恒容密閉容器中加入一定量的H2和CO，實驗內(nèi)容和結(jié)果如下表和下圖所示。

實驗 序號	容器 體積	起始物質(zhì)的量		達(dá)平衡時 放出熱量
		H2	CO
Ⅰ	2L	8mol	8mol	494 kJ
Ⅱ	2L	4mol	4mol	——

（1）上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為_____。

（2）由題意可知，a＝______，b________1(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（3）實驗Ⅰ中，反應(yīng)前10 min內(nèi)的平均速率v(H2)＝_____。

（4）下列條件能使上述反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的是______ (填寫序號字母)。

a．及時分離出CH3OCH3氣體b．保持容器的容積不變，再充入1 mol CO和1 mol H2

c．適當(dāng)升高溫度 d．保持容器的容積不變，充入1 mol 氦氣

（5）T℃時，若容器中含1 molL-1 H2、2 molL-1 CO、2 molL-1 CH3OCH3、3 molL-1 CO2，則此時v正________v逆(填“＞”、“＜”或“＝”)。

Answer 1

【答案】 ）-247 < 0.3mol·L-1·min-1 b >

【解析】(1)根據(jù)化學(xué)平衡和平衡常數(shù)概念書寫表達(dá)式,圖象分析反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度降低,平衡正向進(jìn)行;
(2) 實驗Ⅰ中，

3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H＝a kJmol-1 ，

起始(mol) 8 8 0 0

變化(mol) 6 6 2 2

平衡(mol) 2 2 2 2

反應(yīng)放出的熱與物質(zhì)的量成正比，則有：2：（-494）=1：a，解得a=-247 ；

實驗Ⅱ和實驗Ⅰ相比，等溫等容，反應(yīng)物濃度減半，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡左移，所以實驗Ⅱ達(dá)到平衡時，CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量比1要小，即b<1；

(3)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率△V=計算二氧化碳表示的反應(yīng)速率,結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比計算氫氣反應(yīng)速率;
(4)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素,平衡影響因素的理解,移動原理的分析判斷.

（5）根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)相對大小判斷。

詳解:(1)3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)平衡常數(shù)表達(dá)式為：,圖象分析反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度降低,平衡正向進(jìn)行,平衡常數(shù)增大;
因此，本題正確答案是: ;

(2) 實驗Ⅰ中，

3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H＝a kJmol-1 ，

起始(mol) 8 8 0 0

變化(mol) 6 6 2 2

平衡(mol) 2 2 2 2

根據(jù)反應(yīng)熱定義有：2：（-494）=1：a，解得a=-247 ；

實驗Ⅱ和實驗Ⅰ相比，等溫等容，反應(yīng)物濃度減半，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡左移，所以實驗Ⅱ達(dá)到平衡時，CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量比1要小，即b<1；

(3)圖表數(shù)據(jù)分析計算二氧化碳化學(xué)反應(yīng)速率

實驗Ⅰ中，反應(yīng)前10 min內(nèi)的平均速率v(H2)＝0.3mol·L-1·min-1 ，

因此，本題正確答案是:0.3mol·L-1·min-1 ；
(4)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素,平衡影響因素的理解,移動原理的分析判斷;下列條件能使上述反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動的;
a.及時分離出CH3OCH3氣體,生成物濃度減小,反應(yīng)速率減小,平衡正向進(jìn)行,故a錯誤;
b.保持容器的容積不變,再充入1 mol CO和1 mol H2,相當(dāng)與增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,平衡正向進(jìn)行,所以b選項是正確的;
c.反應(yīng)是放熱反應(yīng),適當(dāng)升高溫度,反應(yīng)速率增大,平衡逆向進(jìn)行,故c錯誤;

d.保持容器的容積不變，充入1 mol 氦氣,平衡不動,故d錯誤;
因此，本題正確答案是:b.

（5） 3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)

起始(mol) 8 8 0 0

變化(mol) 6 6 2 2

平衡(mol) 2 2 2 2

容器容積為2L，則平衡濃度均為1mol/L，平衡常數(shù)K==1,

若容器中含1 molL-1 H2、2 molL-1 CO、2 molL-1 CH3OCH3、3 molL-1 CO2，

則QC== 0.75<K,所以，此時平衡正向移動，故v正>v逆。