Question

二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用．工业上可利用水煤气合成二甲醚，总反应为：3H₂（g）+3CO（g）⇌ CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=﹣246.4kJ/mol

（1）在一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是           （填字母代号）．

a．降低温度     b．加入催化剂      c．缩小容器体积    d．增加H₂的浓度     e．增加CO的浓度

（2）该反应的化学平衡常数表达式K=                ．温度升高平衡常数（填“变大”、“变小”、“不变”）

（3）在一体积可变的密闭容器中充入3mol H₂、3mol CO、1mol CH₃OCH₃、1mol CO₂，在一定温度和压强下发生反应：

3H₂（g）+3CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），经一定时间达到平衡，并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍．问：①反应开始时正、逆反应速率的大小：v_（正）          v_（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。

②平衡时n（CH₃OCH₃）=          ，平衡时CO的转化率为            ．

③在该反应条件下能判断反应达到化学平衡状态的依据是       （填编号）．

A．v（CO）=3v（CO₂）

B．生成a mol CO₂的同时消耗3a mol H₂

C．c（CO₂）=c（CO）

D．混合气体的平均相对分子质量不变

E．气体的密度不再改变

F．气体的总质量不再改变

Answer

（1） cd （2） 变小

（3）① ＞ ② 1.75mol ， 75% ．③ DE

【解析】

试题分析：（1）a．正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，但反应速率减小，a错误； b．加入催化剂，反应速率增大，不影响平衡移动，CO的转化率不变，b错误； c．正反应为气体体积减小的反应，缩小容器体积，压强增大，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，c正确； d．增加H2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，d正确； e．增加CO的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，但CO的转化率减小，e错误；答案为：cd；（2）该反应的化学平衡常数表达式K=；因反应是放热反应，升温，平衡逆向进行，平衡常数减小；（3）①平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍，同温同压下体积缩小密度增大，正反应方向混合气体总的物质的量减小，故反应向正反应方向进行，故反应速率V（正）＞V（逆），②由平衡时密度可知，平衡后混合气体的物质的量为起始时的1/1.6，平衡时总物质的量为（3mol+3mol+1mol+1mol）×1/1.6=5mol，设平衡时CH3OCH3的物质的量变化量为xmol，则： 3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）

开始（mol）：3 3 1 1

变化（mol）：3x 3x x x

平衡（mol）：3-3x 3-3x 1+x 1+x

所以，3-3x+3-3x+1+x+1+x=5，解得x=0.75

故平衡时n（CH3OCH3）=1+0.75=1.75mol；平衡时CO的转化率为0.75×3/3×100%=75%，

③A、在任何时候，反应速率v（CO）=3v（CO2），不能证明反应达到平衡状态，A错误； B、在任何时候，生成amolCO2的同时消耗3amolH2，不能证明反应达到平衡状态，B错误； C、该反应过程中，c（CO2）=c（CO），不能证明反应达到平衡状态，C错误； D、反应前后气体质量不变，气体物质的量减小，反应过程中混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，D正确； E、体积可变的密闭容器中，气体质量不变，体积发生变化，所以气体的密度不再改变，说明反应达到平衡状态，E正确； F、密闭容器中气体质量始终不变，所以气体的总质量不再改变，不能说明反应达到平衡状态，F错误；答案选DE

考点：热化学方程式；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断