Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用．

工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3的新工藝主要發(fā)生三個反應(yīng)：

①CO( g)+2H2(g)CH3OH( g)△H1=-91kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJ·mol-1

回答下列問題：

(1)新工藝的總反應(yīng)為：3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，該反應(yīng)△H=______，一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是________(填字母代號)。

a．高溫高壓　b．加入催化劑 c．減少CO2的濃度d．增加CO的濃度　e．分離出二甲醚

(2)已知反應(yīng)④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，某溫度下，在1L密閉容器中加入CH3OH，反應(yīng)10min時達(dá)到平衡，此時各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/(mol·L－1)	0.01	0.2	0.2

①平衡常數(shù)表達(dá)式K=______，該溫度的平衡常數(shù)為______。

②若加入CH3OH后，經(jīng)10 min后達(dá)到平衡，該時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)＝________。

工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。

Answer 1

【答案】-247kJ·mol-1 ce K=400 0.04 mol·L－1·min－1 2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律計算3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H；根據(jù)影響平衡移動的因素分析CO的轉(zhuǎn)化率；

(2) ①根據(jù)平衡常數(shù)的定義書寫表達(dá)式；

②根據(jù) 計算v(CH3OH)；

As2S3與O2反應(yīng)生成H3AsO4和單質(zhì)硫，根據(jù)得失電子守恒配平方程式。

(1) ①CO( g)+2H2(g)CH3OH( g)△H1=-91kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律①×2＋②＋③ 得 3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H= -247kJ·mol-1；a．升高溫度平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減小，故a錯誤；　b．加入催化劑，平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；c．減少CO2的濃度，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；d．增加CO的濃度，雖平衡正向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故d錯誤； e．分離出二甲醚，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故e正確；選ce。

(2) ①2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，平衡常數(shù)的表達(dá)式為K= ；平衡常數(shù)K=400；

②10 min 內(nèi)CH3OCH3的濃度變化為0.2mol/L，則CH3OH濃度變化量為0.4 mol/L，v(CH3OH)= 0.04 mol·L－1·min－1；

As2S3與O2反應(yīng)生成H3AsO4和單質(zhì)硫，根據(jù)電子守恒、元素守恒，反應(yīng)方程式為2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S。