Question

二甲醚被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上常采用甲醇气相脱水法来获取。其反应方程式为：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

完成下列填空：

28、有机物分子中都含碳元素，写出碳原子最外层电子的轨道表示式_______________；

写出甲醇分子中官能团的电子式_________________。

29、碳与同主族的短周期元素相比，非金属性较强的是_________（填元素符号）。写出一个能证明你的结论的化学方程式_____________________________________。

30、在温度和体积不变的情况下，能说明反应已达到平衡状态的是______（选填编号）

a.CH₃OH的消耗速率与CH₃OCH₃的消耗速率之比为2：1

b.容器内压强保持不变

c.H₂O(g）浓度保持不变

d.气体平均相对分子质量保持不变

31、一定温度下，在三个体积约为2.0 L的恒容密闭容器中发生上述反应：

容器 编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
I	387	0.40	0.16	0.16
Ⅱ	387	0.80	a
Ⅲ	207	0.40	0.18	0.18

（1）若要提高CH₃OH的平衡转化率，可以采取的措施是______（选填编号）。

a.及时移走产物 b.升高温度 c.充入CH₃OH d.降低温度

（2）I号容器内的反应经过t min达到平衡，则CH₃OH的平均反应速率为_____________（用含t的式子表示）。II号容器中a =___________mol。

32、若起始时向容器I中充入CH₃OH 0.2mol、CH₃OCH₃ 0.30mol和H₂O 0.20mol，则反应将向__________（填“正”“逆”）反应方向进行。

Answer

C Na2SiO3+ CO2+ H2O=Na2CO3+H2SiO3↓ ac ad mol/(L.min) 0.32 正

【解析】

28．碳原子核电荷数为6，最外层有4个电子，轨道表示式为；醇羟基中氢氧原子间形成一条共价键，电子式为；

29．同主族由上而下非金属性减弱，故非金属性较强的是C；利用Na2SiO3+ CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓反应，可证明碳酸的酸性比硅酸强，可以证明C的非金属性比Si强；

30．2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g），反应是气体体积不变的反应，达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变；

a．速率之比等于化学方程计量数之比为正反应速率之比，CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为2：1，说明CH3OCH3的正逆反应速率相同，故a正确；

b．反应前后气体体积不变，反应过程中容器内压强始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故b错误；

c．H2O（g）浓度保持不变是破坏的标志，故c正确；

d．反应前后气体质量不变，物质的量不变，气体平均相对分子质量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；

故答案为：ac；

31．（1）Ⅰ、Ⅲ实验可知起始量相同，达到平衡状态，温度越高甲醚物质的量减小，平衡逆向进行，说明正反应为放热反应，若要提高CH3OH的平衡转化率，需要改变条件使平衡正向进行，

a．及时移走产物，平衡正向进行，甲醇转化率增大，故a正确；

b．反应是放热反应，升高温度平衡逆向进行，故b错误；

c．充入CH3OH，相当于增大压强，平衡不动．故c错误；

d、降低温度平衡正向进行，甲醇转化率增大，故d正确；

故答案为：ad；

（2）若起始时向容器I中充入CH3OH 0.2mol、CH3OCH3 0.30mol和H2O 0.30mol，可与原平衡形成等效平衡，再在平衡状态的基础上减少0.1mol H2O，很明显平衡向正方向移动。

I号容器内的反应经过t min达到平衡生成CH3OCH3（g）物质的量为0.16mol，计算消耗甲醇物质的量为0.32mol，结合反应速率概念计算甲醇表示的反应速率V== mol/(L.min)；

依据三段式列式计算Ⅰ的平衡常数，

           2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）
起始量（mol/L） 0.2          0          0
变化量（mol/L） 0.16           0.08     0.08
平衡量（mol/L） 0.04         0.08      0.08
平衡常数K==4；

Ⅱ实验温度不变平衡常数不变，依据平衡常数列式计算a值
             2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）
起始量（mol/L）  0.4         0             0
变化量（mol/L）  a          0.5a           0.5a
平衡量（mol/L） 0.4-a      0.5a            0.5a
=4，a=0.32mol；

32．若起始时向容器I中充入CH3OH0.2mol、CH3OCH30.30mol和H2O为0.20mol，计算此时浓度商Q==1.5＜K，平衡常数比较分析判断反应进行方向是正向进行；故答案为：正。