Question

5．二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對臭氧層無破壞作用．工業(yè)上可利用水煤氣合成二甲醚，總反應(yīng)為：
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol
（1）在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，只改變一個條件能同時提高反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率的是cd（填字母代號）．
a．降低溫度　b．加入催化劑　c．縮小容器體積　d．增加H₂的濃度　e．增加CO的濃度
（2）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{CH}_{3}O{CH}_{3}）•c{（CO}_{2}）}{{c}^{3}（CO）{•c}^{3}{（H}_{2}）}$．溫度升高平衡常數(shù)減�。ㄌ睢白兇蟆薄ⅰ白冃　�、“不變”）
（3）在一體積可變的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO、1mol CH₃OCH₃、1mol CO₂，在一定溫度和壓強下發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），經(jīng)一定時間達(dá)到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍．
問：①反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大小：v（正）＞v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）
②平衡時n（CH₃OCH₃）=1.75mol，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為75%．

Answer 1

分析 （1）改變條件增大反應(yīng)速率，可以采取加入催化劑、升溫、加壓、增大濃度等措施，且提高CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，但不能只增大CO的濃度，否則CO轉(zhuǎn)化率為降低，結(jié)合平衡移動原理分析解答；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
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；
（3）①同溫同壓下，氣體密度之比等于平均相對分子質(zhì)量之比，平衡時混合氣體密度增大，說明混合氣體物質(zhì)的量減小，反應(yīng)正向進(jìn)行建立平衡；
②平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，則平衡時混合氣體物質(zhì)的量為（3mol+3mol+1mol+1mol）×$\frac{1}{1.6}$=5mol，結(jié)合差量法計算解答．

解答 解：（1）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故a錯誤；
b．加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；
c．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．增加H₂的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故e錯誤；
故答案為：cd；
（2）3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{CH}_{3}O{CH}_{3}）•c{（CO}_{2}）}{{c}^{3}（CO）{•c}^{3}{（H}_{2}）}$，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，
故答案為：$\frac{c（{CH}_{3}O{CH}_{3}）•c{（CO}_{2}）}{{c}^{3}（CO）{•c}^{3}{（H}_{2}）}$；減��；
（3）①同溫同壓下，氣體密度之比等于平均相對分子質(zhì)量之比，平衡時混合氣體密度增大，說明混合氣體物質(zhì)的量減小，反應(yīng)正向進(jìn)行建立平衡，故v（正）＞v（逆），故答案為：＞；
②平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，則平衡時混合氣體物質(zhì)的量為（3mol+3mol+1mol+1mol）×$\frac{1}{1.6}$=5mol，則：
              3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△n=4
開始（mol）：3        3                    1              1
變化（mol）：2.25     2.25             0.75         0.75    8-5=3
平衡（mol）：0.75      0.75            1.75        1.75
故平衡時n（CH₃OCH₃）=1.75mol，
平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為為$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案為：1.75mol；75%．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、平衡常數(shù)等，難度中等，掌握三段式在化學(xué)平衡計算中應(yīng)用，（3）中關(guān)鍵是判斷起始與平衡時混合氣體總物質(zhì)的量關(guān)系．