Question

10．已知反應(yīng)：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），某溫度下的平衡常數(shù)為400．在此溫度下，向密閉容器中加入一定量CH₃OH，反應(yīng)到5min時(shí)測(cè)得各組分的濃度如表所示：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol•L-1）	0.44	0.6	0.6

（1）該反應(yīng)在低溫下（此時(shí)水為液態(tài)）能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H＜0 （填“＞”、“＜”或“=”，下同）．
（2）比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。簐_正＞v_逆，理由是濃度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36＜K=400，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行．
（3）前5min時(shí)，用CH₃OCH₃表示該反應(yīng)的速率為0.12mol/（L．min）．
（4）再過(guò)一段時(shí)間后，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)．能判斷該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是B（填字母）．
A．容器中壓強(qiáng)不變                        B．混合氣體中c（CH₃OH）不變
C．v_生成（CH₃OH）=2v_消耗（H₂O）               D．c（CH₃OCH₃）=c （H₂O）
（5）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CH₃OH的轉(zhuǎn)化率97.6%（計(jì)算結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后1位）．

Answer 1

分析 （1）低溫下（此時(shí)水為液態(tài)）能自發(fā)進(jìn)行，而正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，是熵減反應(yīng)，△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
（2）計(jì)算濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷v_正、v_逆相對(duì)大�。�
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算用CH₃OCH₃表示該反應(yīng)的速率；
（4）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的氣體一些物理量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，甲醇的起始濃度為（0.44+0.6×2）mol/L=1.64mol/L，設(shè)平衡時(shí)甲醇濃度變化量為xmol/L，則：
            2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）：1.64       0           0
變化量（mol/L）：x          0.5x        0.5x
平衡量（mol/L）：1.64-x     0.5x        0.5x
根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答．

解答 解：（1）低溫下（此時(shí)水為液態(tài)）能自發(fā)進(jìn)行，而正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，是熵減反應(yīng)，△G=△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則△H＜0，故答案為：＜；
（2）濃度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36＜K=400，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則v_正＞v_逆，
故答案為：＞；濃度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36＜K=400，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行；
（3）前5min內(nèi)，用CH₃OCH₃表示該反應(yīng)的速率為$\frac{0.6mol/L}{5min}$=0.12mol/（L．min），
故答案為：0.12mol/（L．min）；
（4）A．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，恒溫下容器中壓強(qiáng)始終不變，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體中c（CH₃OH）不變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故B正確；
C．v_生成（CH₃OH）=2v_消耗（H₂O）均為逆反應(yīng)速率，反應(yīng)開(kāi)始后始終為該比例關(guān)系，故C錯(cuò)誤；
D．甲醚與水的按物質(zhì)的量1：1生成，二者濃度始終相等，故D錯(cuò)誤，
故選：B；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，甲醇的起始濃度為（0.44+0.6×2）mol/L=1.64mol/L，設(shè)平衡時(shí)甲醇濃度變化量為xmol/L，則：
             2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）：1.64         0          0
變化量（mol/L）：x            0.5x       0.5x
平衡量（mol/L）：1.64-x       0.5x       0.5x
所以$\frac{0.5x×0.5x}{（1.64-x）^{2}}$=400，解得x=1.6，甲醇的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.6mol/L}{1.64mol/L}$×100%=97.6%，
故答案為：97.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)應(yīng)用等，注意掌握平衡常數(shù)的有關(guān)應(yīng)用，難度中等．