Question

二甲醚(CH₃OCH₃)是一种应用前景广阔的清洁燃料，以CO和H₂为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

编号	热化学方程式	化学平衡常数
①	CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH1	K1
②	2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)  ΔH2＝－24 kJ/mol	K2
③	CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)  ΔH3＝－41 kJ/mol	K3

回答下列问题：

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H－H		C＝O	H－O	C－H
E/(kJ/mol)	436	343	1076	465	413

由上述数据计算ΔH₁＝                                     。

（2）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)。

（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）工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行，无反应③发生。该工艺中反应③的发生提高了CH₃OCH₃的产率，原因是_______________________________。

（5）以＝2 通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：4H₂(g)＋2CO(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)  ΔH，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示。下列说法正确的是____。

A．该反应的ΔH>0

B．若在p₂和316℃时反应达到平衡，则CO的转化率小于50%

C．若在p₃和316℃时反应达到平衡，H₂的转化率等于50%

D．若在p₃和316℃时，起始时＝3，则达平衡时CO的转化率大于50%

E．若在p₁和200℃时，反应达平衡后保持温度和压强不变，再充入2 mol H₂和1 mol CO，则平衡时二甲醚的体积分数增大

（6）某温度下，将8.0mol H₂和4.0mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，发生反应：4H₂(g)＋2CO(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)，反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%，则该温度下反应的平衡常数K=              。

Answer

（1）－99 kJ/mol；（2）－263 kJ/mol；K·K2·K3 （3）AD （4）反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡右移，同时生产了H2，从而提高CH3OCH3的产率（5）CD （6）2.25或

【解析】

试题分析：（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H1=1076kJ/mol+2×436kJ/mol-(3×413+343+465)kJ/mol=-99kJ/mol；故答案为：-99kJ/mol；

（2）已知①CO(g)+H2(g)═CH3OH(g)△H1=-99kJ/mol；②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O△H2=-24kJ/mol；③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJ/mol，利用盖斯定律，反应①×2+②+③，

可得到，3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=(-99kJ/mol)×2+(-24kJ/mol)+(-41kJ/mol)=-263kJ/mol，

则总方程的平衡常数等于分方程的平衡常数之积，即K=K12•K2•K3，

故答案为：-263kJ/mol； K12•K2•K3．

（3）A、分离出二甲醚，平衡右移，故可以提高新工艺中CH3OCH3产率，故A选； B、此反应为放热反应，升高温度平衡左移，CH3OCH3产率降低，故B不选；C、使用催化剂只能加快反应速率，不能使平衡移动，故改用高效催化剂不能改变CH3OCH3产率，故C不选； D．增大压强，平衡右移，故可以提高新工艺中CH3OCH3产率，故D选；故选AD；

（4）新工艺中③的发生提高了CH3OCH3的产率，是因反应③能消耗反应②中的产物水，从而使反应②的平衡右移，故能提高CH3OCH3的产率，故答案为：反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反方应向移动，从而提高了CH3OCH3的产率；

（5）A．由图可知，压强一定时，温度越高，平衡时CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，故A错误；B．以n(H2):n(CO)=2通入1L的反应器中，令n(H2)=2mol、n(CO)=1mol，n(H2)=n(CH3OCH3)时，设参加反应的氢气为xmol，则：

2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

0.5xmol xmol 0.25xmol

故2-x=0.25x，解得x=1.6，故CO的转化率=×100%=80%＞50%，故B错误；C．若在P3和316℃时，起始时n(H2):n(CO)=2，根据方程式，CO的转化率等于氢气的转化率等于50%，故C正确；D．若在P3和316℃时，起始时n(H2):n(CO)=3，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO转化率应大于50%，故D正确，

故选CE．若在p1和200℃时，反应达平衡后保持温度和压强不变，再充入2 mol H2和1 mol CO，物质的量之比不变，平衡不移动，则平衡时二甲醚的体积分数不变，故E错误；故选CD。

（6）设平衡时二甲醚的浓度为X，根据三段式可有：

2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，

初始浓度(mol/L):2 4 0 0

△C: 2X 4X X X

平衡浓度： 2-2X 4-4X X X

根据反应达到平衡时，测得二甲醚的体积分数为25%，可列式：=25%，解得X=0.75mol/L

化学平衡常数K==2.25，故答案为2.25。

考点：考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用、化学平衡的计算和影响因素的相关知识。