Question

甲醚(CH₃OCH₃)是一种新型能源。

已知①CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g) ∆H₁=-99kJ/mol

②2CH₃OH(g)⇌CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) ∆H₂=-24kJ/mol

③CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g) ∆H₃=-41kJ/mol

回答下列问题：

(1)写出CO和H₂反应生成CO₂和CH₃OCH₃(g)的热化学方程式：________________。

(2)下列措施能提高反应①中CO的平衡转化率的是________(填字母)。

A.增大压强         B.升高温度        C.增大H₂浓度        D.加高效催化剂

(3)在恒温恒容条件下只发生反应③，下列情况表明该反应达到平衡的是________(填字母)。

A.气体压强保持不变                     B.气体密度保持不变

C.保持不变                      D.浓度商保持不变

(4)在一定温度(T℃)下，向恒容密闭容器中投入一定量CH₃OH气体，只发生反应②。气体混合物中CH₃OCH₃的物质的量分数[φ(CH₃OCH₃)]与反应时间(t)的有关数据如表所示。

t/min	0	15	30	45	80	100
[φ(CH3OCH3)]	0	0.05	0.08	0.09	0.10	0.10

①30min时，CH₃OH的转化率α(CH₃OH)________％；该温度下，上述反应的平衡常数K=________（用分数表示）。

②反应速率v=v_正-v_逆，其中v_正=k_正∙φ²(CH₃OH)、v_逆=k_逆∙φ(CH₃OCH₃)∙φ(H₂O)，k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度有关，φ为物质的量分数。15min时________(结果保留2位小数)

(5)在密闭容器中发生反应③，平衡常数为K，pK=-lg²K。pK温度的关系如图所示，图中曲线________（填“a”或“b”）能反映平衡常数变化趋势。

(6)在CO₂处理过的饱和KHCO₃溶液中，电解活化的CO₂制备CH₃OCH₃的原理如图所示，阴极上有HCO₃^-生成，该电的电极反应式为________。

Answer

3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g) ∆H=-263kJ/mol AB CD 16 5.06 a 14CO2+12e-+9H2O=CH3COH3+12HCO3-

【解析】

(1)根据盖斯定律2①+②+③可得④；

(2)根据勒夏特列原理判断。

(3)反应③中气体的计量数左右两边相等，则反应自始至终，容器的压强、物质的量、密度不变，不能作为平衡的标志，反应平衡时，n(CO)、n(CO2)的量不再改变，浓度不再改变；

(4)根据表中数据，反应再80min时达到平衡状态，φ(CH3OCH3)为0.10，

(5)反应③的焓变小于零，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；

(6)电解阴极得电子由CO2生成CH3OCH3时，有HCO3-生成。

(1)④3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g)，根据盖斯定律2①+②+③可得④，3CO(g)+3H2(g)⇌CO2(g)+CH3OCH3(g) ∆H=-263kJ/mol；

(2)提高反应①中CO的平衡转化率，则平衡正向移动，根据勒夏特列原理增大压强和降低温度可使平衡正向移动或提高氢气的用量，答案为AB；

(3)反应③中气体的计量数左右两边相等，则反应自始至终，容器的压强、物质的量、密度不变，不能作为平衡的标志，反应平衡时，n(CO)、n(CO2)的量不再改变，浓度不再改变，答案为CD。

(4)根据表中数据，反应再80min时达到平衡状态，φ(CH3OCH3)为0.10，

①30min时，根据三段式，=0.08，解的x=0.16a，CH3OH的转化率α(CH3OH)=×100%=16%；同理，平衡时x=0.2，K==；

②15min时，根据三段式，=0.05，解的x=0.1a，则φ(CH3OCH3)=φ(H2O)=0.05a，φ2(CH3OH)=(0.9a)2，平衡时，v正=k正∙φ2(CH3OH)=v逆=k逆∙φ(CH3OCH3)∙φ(H2O)，=K，==5.06；

(5)反应③的焓变小于零，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，pK=-lg2K，则pK增大，a能反映平衡常数变化趋势；

(6)在CO2处理过的饱和KHCO3溶液中，电解阴极得电子，由CO2生成CH3OCH3时，有HCO3-生成，电极反应式为14CO2+12e-+9H2O=CH3COH3+12HCO3-。