Question

二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用．工业上利用H₂和CO₂合成二甲醚的反应如下：6H₂（g）+2CO₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知该反应平衡常数（K）与温度（T）的关系如图所示．
（1）一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应．下列能判断反应达到化学平衡状态的是______（选填编号）．
a．c（H₂）与c（H₂O）的比值保持不变    b．单位时间内有2mol H₂消耗时有1mol H₂O生成
c．容器中气体密度不再改变             d．容器中气体压强不再改变
（2）温度升高，该化学平衡移动后到达新的平衡，CH₃OCH₃的产率将______（填“变大”、“变小”或“不变”，下同），混合气体的平均式量将______．
（3）一定温度和压强下，往体积为20L的容器中通入一定物质的量的H₂与CO₂，达到平衡时，容器中含有0.1mol二甲醚．计算H₂的平均反应速率：______（用字母表示所缺少的物理量并指明其含义）．
（4）工业上为提高CO₂的转化率，采取方法可以是______（选填编号）．
a．使用高效催化剂        b．增大体系压强
c．及时除去生成的H₂O     d．增加原料气中CO₂的比例．

Answer

（1）当达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量不变，可以此判断是否得到平衡状态；
（2）升高温度平衡向吸热反应方向移动，根据M=判断平均式量变化；
（3）根据v=计算二甲醚的平均反应速率，再根据氢气和二甲醚的关系式计算氢气的反应速率；
（4）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，为提高二氧化碳的转化率，可以采取增大氢气的量、减少生成物的量、增大压强、降低温度的方法．
【解析】
（1）a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变时，说明该反应达到平衡状态，故正确；
b．无论反应是否达到平衡状态，单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成，所以不能说明该反应达到平衡状态，故错误；
c．混合物的质量不变，容器的体积不变，所以无论反应是否达到平衡状态，容器中气体密度始终不变，故错误；
d．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，当容器中气体压强不再改变时，该反应达到平衡状态，故正确；
故选ad；
（2）根据温度和K之间的关系图知，当升高温度时，K减小，说明该反应向逆反应方向移动，则二甲醚产率减小，平衡向逆反应方向移动，则气体的物质的量增大，质量不变，则其平均摩尔质量减小，所以其平均式量减小，故答案为：变小；变小；
（3）根据v=知，二甲醚的平均反应速率==，根据二甲醚和氢气的关系式知，氢气的平均反应速率═×6=mol/（L．s），t-达到平衡所需的时间（单位：s，可自定），
故答案为：mol/（L．s），t-达到平衡所需的时间（单位：s，可自定）；
（4）a．使用高效催化剂只改变反应速率不影响化学平衡移动，故错误；        
b．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大体系压强平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；
c．及时除去生成的H2O，平衡向正反应方向移动，所以能提高二氧化碳的转化率，故正确；    
d．增加原料气中CO2的比例，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，故错误；
故选bc．