Question

二甲醚是一种重要的化工原料，利用水煤气（CO、H₂）合成二甲醚是工业上的常用方法，该方法由以下几步组成：

2H₂(g)+CO(g) CH₃OH(g)   ΔH= —90.0 kJ·mol^-1             ①

2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)   ΔH= —24.5 kJ·mol^-1      ②

CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)   ΔH= —41.1 kJ·mol^-1          ③

（1）反应①的ΔS        0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在        （填“较高”或“较低”）温度下该反应自发进行。

（2）在250℃的恒容密闭容器中，下列事实可以作为反应③已达平衡的是        （填选项字母）。

A．容器内气体密度保持不变         B．CO与CO₂的物质的量之比保持不变

C．H₂O与CO₂的生成速率之比为1∶1     D．该反应的平衡常数保持不变

（3）当合成气中CO与H₂的物质的量之比恒定时，温度、压强对CO转化率的影响如图1所示。图1中A点的v(逆)        B点的v(正)（填“＞”、“＜”或“＝”），说明理由        。实际工业生产中该合成反应的条件为500℃、4MPa请回答采用500℃的可能原因        。

（4）一定温度下，密闭容器中发生反应③，水蒸气的转化率与n（H₂O）∕n（CO）的关系如图：计算该温度下反应③的平衡常数K=        。在图2中作出一氧化碳的转化率与n（H₂O）∕n（CO）的曲线。

Answer

（1）＜ 较低（各1分）

（2）BC（2分）

（3）＜（2分）。B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率（2分））（说明：只说温度、或压强得1分）

500℃时一氧化碳转化率较大，反应速率也较快。若温度过高，一氧化碳转化率降低，若温度过低，反应速率太慢。（2分）

(4) 1 （2分）

画图如图所示（2分） [说明：曲线趋势向上得1分，两条曲线的相交点在(1,0.5)处得1分]

【解析】

试题分析：（1）反应①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) ΔH= —90.0 kJ·mol-1为熵减的放热反应，ΔS＜0，根据△G＝△H－T△S，可知，在较低的温度下该反应自发进行；

（2）反应③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= —41.1 kJ·mol-1，A．该反应气体的总质量和总体积不变，故气体密度一直保持不变，所以容器内气体密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．反应若达平衡，各组分的物质的量均不再发生改变，所以当CO与CO2的物质的量之比保持不变时，说明反应达到平衡状态，B正确；C．H2O的生成速率是指逆反应速率，CO2的生成速率是指正反应速率，比值为1∶1，等于化学计量数之比，说明反应达到平衡状态，C正确；D．温度不变，平衡常数保持不变，所以不能作为判断平衡状态的标志，D错误；答案选BC；

（3）由图可知，B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率，所以A点的v(逆)