Question

(1)T₁K时，将1mol二甲醚引入一个抽空的150L恒容容器中，发生分解反应：CH₃OCH₃(g)⇌CH₄(g)＋H₂(g)＋CO(g)。

反应时间t/min	0	6.5	13.0	26.5	52.6	∞
气体总压p总/kPa	50.0	55.0	65.0	83.2	103.8	125.0

①由此计算：反应达平衡时，二甲醚的分解率为______，该温度下平衡常数Kc＝______。(填数值)

②若升高温度，CH₃OCH₃的浓度增大，则该反应为______反应(填“放热”或“吸热”)，在恒温恒容下，若要缩短上述反应达到平衡的时间，可采取的措施有______、______。

(2)在T₂K、1.0×10⁴kPa下，等物质的量的CO与CH₄混合气体发生如下反应：CO(g)＋CH₄(g)⇌CH₃CHO(g)。反应速率v＝v_正−v_逆＝k_正p(CO)•p(CH₄)－k_逆p(CH₃CHO)，k_正、k_逆分别为正、逆向反应速率常数，p为气体的分压(气体分压p＝气体总压p_总×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数K_p＝4.5×10^-5(kPa)^-1，当CO转化率为20%时，＝______。

(3)工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂得到溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如图所示：

①在阳极区发生的反应包括(电极反应)______和H⁺+=CO₂↑+H₂O。

②用离子方程式表示在阴极区再生的过程：______。

Answer

75% 7.5×10-5 放热 加入催化剂 增大反应物浓度 == 4.5×10-5×104×= 2H2O–4e-=4H++O2↑ +OH-=H2O+

【解析】

(1)①结合三段式计算t=∞时各物质的浓度，利用二甲醚的分解率公式和平衡常数k表达式计算；

②若升高温度，CH3OCH3的浓度增大，说明平衡逆向进行，逆反应为吸热反应；

(2)先通过反应达到平衡时v正=v逆推导出平衡常数kp= ，再利用三段式计算平衡气体分压p(CO)、p(CH4)、p(CH3CHO)计算v正、v逆的比；

(3)①在阳极区发生的反应包括(电极反应)水失电子被氧化；②在阴极区水得到电子生成氢气和OH-，在阴极区再生。

(1)①平衡时反应的三段式

恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，即(1+2x)：1=125.0kPa：50kPa，x=0.75mol，反应达平衡时，二甲醚的分解率=×100=75%，c(CH3OCH3)= =mol·L－1，c(CH4)=c(H2)=c(CO)==mol·L－1，平衡常数Kc===7.5×10-5；故答案为：75%；7.5×10-5；

②若升高温度，CH3OCH3的浓度增大，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，在恒温恒容下，若要缩短上述反应达到平衡的时间，可采取的措施有加入催化剂、增大反应物浓度。故答案为：放热；加入催化剂；增大反应物浓度；

(2)在T2K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体发生如下反应：CO(g)＋CH4(g)⇌CH3CHO(g)。反应速率v＝v正−v逆＝k正p(CO)•p(CH4)－k逆p(CH3CHO)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，p为气体的分压(气体分压p＝气体总压p总×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp＝4.5×10-5(kPa)-1，当CO转化率为20%时， 反应的三段式为

所以p(CH4)=p(CO)=×1.0×104kPa=×104kPa，p(CH3CHO)=×1.0×104kPa=×104kPa，== 4.5×10-5×104×=。故答案为：== 4.5×10-5×104×==0.8；

(3)①在阳极区发生的反应包括(电极反应)水失电子被氧化，2H2O–4e-=4H++O2↑，生成的氢离子与碳酸氢根反应生成二氧化碳和水，H++=CO2↑+H2O。故答案为：2H2O–4e-=4H++O2↑；

②在阴极区水得到电子生成氢气和OH-，在阴极区再生的过程：+OH-=H2O+。故答案为：+OH-=H2O+。