Question

（14分）醇是重要的有机化工原料。一定条件下，甲醇可同时发生下面两个反应：

ⅰ2CH₃OH（g）CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)

ⅱ2CH₃OH（g）C₂H₄(g)+2H₂O(g)

I．上述反应过程中能量变化如图所示：

（1）在某密闭容器中，充人一定量CH₃OH(g)，发生上述两个反应，反应________(填“i”或“ii”)的速率较大，其原因为___________。若在容器中加入催化剂，使ii的反应速率增大，则E₁和E₂-E₁的变化是：E₁__________；E₂－E₁___________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）已知：CH₃CH₂OH(g)=CH₃OCH₃(g) △H=+50.7kJ/mol 。则乙烯气相直接水合反应C₂H₄(g)+ H₂O（g）=C₂H₅OH(g)的△H=_____________.

Ⅱ，某研究小组通过控制反应条件，在三个容积均为2L的密闭容器中只发生反应i，起始反应温度均为T℃，起始投料如下表所示：

（3）比较平衡时容器1中c₁(H₂O)和容器2中c₂(H₂O)的大小：c₁(H₂O)________c₂(H₂O)（填  “>”、“<”或“=”）；三个容器中反应的化学平衡常数分别记为K₁、K₂和K₃，三者的大小关系为__________。

（4）若容器l中平衡时CH₃OH(g) 的转化率为80%，则该温度下反应i的平衡常数K=________.

Answer

（1）ⅰ（1分） 该反应的活化能较小（2分） 减小 （1分） 不变 （1分）

（2）－45.5 kJ·mol－1

（3）＜（2分） K1＝K2＞K3（2分）

（4）4（2分）

【解析】

试题分析：（1）图像中，该反应的活化能较小，反应速率越大，反应2CH3OH（g）CH3OCH3(g)+H2O(g)的活化能小，故ⅰ的反应速率大；反应ⅱ反应的速率增快，活化能就降低，故E1减小，E2也减小， E2－E1 不变；（2）①2CH3OH（g）CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=23.9kJ/mol；②2CH3OH（g）C2H4(g)+2H2O(g)△H=29.1kJ/mol；③CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g) △H=+50.7kJ/mol ②-①-③可得，△H=-45.5kJ/mol；（3）容器1中添加的是反应物，故反应向正反应方向进行，容器2中，本来含有水，故c1(H2O) < c2(H2O),化学平衡常数只受温度影响，故K1＝K2，由于容器3隔热，反应需要吸热，故温度会降低，即K3减小，故得到 K1＝K2＞K3；（4）根据方程式2CH3OH（g）CH3OCH3(g)+H2O(g)可知，CH3OH(g) 的转化率为80%，即反应达到平衡时，反应掉CH3OH1.6mol，生成CH3OCH3和H2O各0.8mol，K===4；

考点：考查化学平衡，化学反应与能量等相关知识。