Question

二甲醚(CH₃OCH₃)被称为21世纪的新型燃料，以CO和H₂为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

化学反应方程式		化学平衡常数
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)	ΔH1=-99 kJ•mol^-1	K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)	ΔH2＝－24 kJ•mol^-1	K2
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)	ΔH3＝－41 kJ•mol^-1	K3

（1）该工艺的总反应为3CO(g)＋3H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)  ΔH

该反应ΔH＝__________________，化学平衡常数K＝____________________(用含K₁、K₂、K₃的代数式表示)。

（2）某温度下，将8.0molH₂和4.0molCO充入容积为2L的密闭容器中，发生反应：4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，10 分钟后反应达平衡，测得二甲醚的体积分数为25%，则CO的转化率为________。

（3）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有________。

A．分离出二甲醚          B．升高温度           C．改用高效催化剂             D．增大压强 

（4）该工艺中反应③的发生提高了CH₃OCH₃的产率，原因是_______________________________。

Answer

-263 kJ•mol-1 K12·K2·K3 75％ AD 反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高CH3OCH3的产率

【解析】（1）根据盖斯定律可知①×2＋②＋③即得到总反应为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝-263 kJ•mol-1，其化学平衡常数K＝ K12·K2·K3。

（2） 4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始量（mol） 8 4 0 0

转化量（mol） 2x x 0.5x 0.5x

平衡量（mol） 8－2x 4－x 0.5x 0.5x

平衡时测得二甲醚的体积分数为25%，则，解得x＝3，所以CO的转化率为3/4×100%＝75%；

（3）生成二甲醚的反应是放热的体积减小的可逆反应，所以能提高CH3OCH3产率的措施有分离出二甲醚或降低温度或增大压强，催化剂不能改变平衡状态，答案选AD。

（4）根据方程式可知反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高CH3OCH3的产率。

点睛：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。