Question

CO和H₂可作為能源和化工原料，應用十分廣泛．
已知（Ⅰ）CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49.0kJ?mol^-1
（Ⅲ）CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.1kJ?mol^-1
（Ⅳ）2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
回答下列問題：
（1）寫出由H₂和CO直接制備二甲醚的熱化學方程式為______．根據(jù)化學反應原理，分析增加壓強對直接制備二甲醚反應的影響______．
（2）有研究者在催化劑（含Cu-Zn-Al-O和Al₂O₃）、壓強為5.0MPa的條件下，由H₂和CO直接制備二甲醚，結果如圖甲所示．其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是______．
（3）由CO和H₂在催化劑作用下，也可以合成甲醇．反應原理為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
①對于氣相反應，用某組分（B）的平衡壓強（P_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可以平衡常數(shù)（記作K_P），則以上反應K_P=______；
②在容積均為1L的密閉容器（a、b、c、d、e）中，分別充入1molCO和2molH₂等量混合氣體，在不同的溫度下（溫度分別為T₁、T₂、T₃、T₄、T₅），經(jīng)相同的時間，在t時刻，測得容器甲醇的體積分數(shù)（如圖乙所示）．解析在T₁～T₂及T₄～T₅二個溫度區(qū)間，容器內(nèi)甲醇的體積分數(shù)如圖乙所示的變化趨勢，其原因是______．
③在不改變反應物用量情況下，將容器c中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器d中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有（寫出2點）______、______．

Answer 1

（1）Ⅰ、CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
Ⅳ、2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2+Ⅳ得到：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g），△H=-204.7kJ?mol^-1；
該反應是氣體體積減小的反應，增加壓強，平衡正向進行，反應速率加快，CO和H₂的轉(zhuǎn)化率增大，CH₃OCH₃產(chǎn)率增加，
故答案為：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），△H=-204.7kJ?mol^-1；增大壓強，化學反應速率增大，平衡正向移動，CO和H₂轉(zhuǎn)化率增大，CH₃OCH₃產(chǎn)率增加；
（2）CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，是因為反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，故答案為：反應放熱，溫度升高，平衡逆向移動；
（3）①平衡常數(shù)指的是：生成物濃度之冪或分壓力的乘積與反應物濃度的冪或分壓力的乘積之間的比值，故K_P=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

，
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
②反應進行到t時刻時，a、b沒有達到平衡狀態(tài)，c、d、e達到平衡狀態(tài)，故T₁-T₂區(qū)間，化學反應未達到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學反應速率越快，所以甲醇的體積分數(shù)隨著溫度的升高而提高．T₃-T₄區(qū)間，化學反應已達到平衡狀態(tài)，由于正反應為放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，所以甲醇的體積分數(shù)減少，
故答案為：T₁-T₂區(qū)間，化學反應未達到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學反應速率越快，所以甲醇的體積分數(shù)隨著溫度的升高而提高．T₃-T₄區(qū)間，化學反應已達到平衡狀態(tài)，由于正反應為放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，所以甲醇的體積分數(shù)減少；
③將容器c中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器d中的平衡狀態(tài)，即降低甲醇的含量，使平衡逆向移動，可采取的措施有：升溫、減壓，
故答案為：升溫；降壓．