Question

【題目】新的研究表明二甲醚（DME）是符合中國能源結(jié)構(gòu)特點的優(yōu)良車用替代燃料．二甲醚催化重整制氫氣的反應(yīng)過程，主要包括以下幾個反應(yīng)（以下數(shù)據(jù)為200℃、1.01×105Pa測定）： ①CH3OCH3（g）+H2O（g）═2CH3OH（g）△H=+a kJmol﹣1
②CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H=+b kJmol﹣1
③CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=﹣c kJmol﹣1
④CH3OH（g）═CO（g）+2H2（g）△H=+d kJmol﹣1
請回答下列問題．
（1）寫出用二甲醚制H2同時全部轉(zhuǎn)化為CO2時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 ．
（2）寫出反應(yīng)③的平衡常數(shù)表達式K= ． 若溫度升高，此反應(yīng)的K值將（增大、減小或不變）．
（3）在200℃恒容的密閉容器中，放入一定量的甲醇如④式建立平衡，以下可以作為該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)為 ． A．容器內(nèi)氣體密度保持不變 B．氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
C．CO的體積分數(shù)保持不變 D．CO與H2的物質(zhì)的量之比保持1：2不變
（4）工業(yè)生產(chǎn)中測得不同溫度下各組分體積分數(shù)及二甲醚轉(zhuǎn)化率的關(guān)系分別如圖1、圖2所示．
①你認為工業(yè)生產(chǎn)中控制的最佳溫度為 ．
A.250～300℃B.300～350℃C.350～400℃D.400～450℃
②在溫度達到400℃以后，二甲醚與CO2以幾乎相同的變化趨勢降低，而CO、H2的體積分數(shù)也以幾乎相同的變化趨勢升高，用化學(xué)方程式表示可能的原因 ．
（5）某一體積固定的密閉容器中進行反應(yīng)②，200℃時達平衡．下述條件改變時，請在圖3中補充畫出CO2的百分含量隨時間變化的圖像：t1時刻升溫，在t1與t2之間某時刻達到平衡；t2時刻添加催化劑．

Answer 1

【答案】
（1）CH3OCH3（g）+3H2O（g）?2CO2（g）+6H2（g），△H=+（a+2b）kJ/mol
（2）；減小
（3）B、C
（4）D；CH3OCH3+CO2?3H2+3CO
（5）
【解析】解：（1）已知：①CH3OCH3（g）+H2O（g）2CH3OH（g）△H=+akJ/mol ②CH3OH（l）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）△H=+bkJ/mol
據(jù)蓋斯定律，①+②×2得：CH3OCH3（g）+3H2O（g）2CO2（g）+6H2（g），△H=+（a+2b）kJ/mol，
所以答案是：CH3OCH3（g）+3H2O（g）2CO2（g）+6H2（g），△H=+（a+2b）kJ/mol；（2）反應(yīng)③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）的平衡常數(shù)表達式K= ，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，
所以答案是： ；減��；（3）A．均為氣體，混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)氣體的密度始終不變，故A錯誤；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進行混合氣體物質(zhì)的量增大，平均相對分子質(zhì)量減小，所以平均相對分子質(zhì)量保持不變時，說明達到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．CO的體積分數(shù)不變，說明反應(yīng)到達平衡，故C正確；
D．CO與氫氣的物質(zhì)的量之比始終是1：2，不能證明達到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故D錯誤．
故選：BC；（4）①由圖可知在400﹣450℃時，二甲醚的濃度最小，轉(zhuǎn)化率最大，氫氣的體積分數(shù)最大，故選：C；
②溫度超過400℃，二甲醚與二氧化碳相同的比例降低，CO與氫氣相同的比例升高，說明二甲醚與二氧化碳以1：1反應(yīng)，生成CO與氫氣的比例相同，則反應(yīng)的方程式為：CH3OCH3+CO23H2+3CO，
所以答案是：CH3OCH3+CO23H2+3CO；（5）t1時升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO2的百分含量增加，圖像為： ，
所以答案是： ．
【考點精析】認真審題，首先需要了解化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征(化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）)．