Question

二甲醚（CH3OCH3）是一种新型能源．由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）合成二甲醚的三步反应如下：

Answer 1

解题思路：（1）由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得3H₂（g）+3CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）；

（2）依据盖斯定律①×2+②得到：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g）；

（3）H₂和CO直接制备二甲醚的反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，CO转化率降低；

（4）到平衡时CH₃OCH₃的浓度为x mol•L^-1，依据化学平衡三段式表示出平衡浓度，带入K计算x，带入相应公式计算．

（1）①2H₂（g）+CO（g）⇌CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1

②2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1

③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ•mol^-1

由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式，则△H=2△H₁+△H₂+△H₃，

故答案为：2△H₁+△H₂+△H₃；

（2）①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90kJ•mol^-1，

②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24kJ•mol^-1，

依据盖斯定律①×2+②得到：2CO（g）+4H₂（g）⇌CH₃OCH₃+H₂O（g）△H=-204kJ•mol^-1，

故答案为：2CO（g）+4H₂（g）⇌CH₃OCH₃+H₂O（g）△H=-204kJ•mol^-1；

（3）2CO（g）+4H₂（g）⇌CH₃OCH₃+H₂O（g）是一个可逆反应，反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，CO转化率降低，

故答案为：H₂和CO直接制备二甲醚的反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，CO转化率降低；

（4）设达到平衡时CH₃OCH₃的浓度为x mol•L^-1

2CH₃OH （g）

CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）

c_开始（mol•L^-1）0.04+2x 00

变化（mol•L^-1） 2xx x

c_平衡（mol•L^-1）0.04xx

K=

x2

0.042=400，x=0.8mol•L^-1，

CH₃OH转化率=[2×0.8/0.04+2×0.8]×100%=97.56%，

v（CH₃OH）=[2×0.8mol/L/10min]=0.16 mol•L^-1min^-1，

故答案为：0.16 mol•L^-1min^-1．

点评：

本题考点： 用盖斯定律进行有关反应热的计算；热化学方程式；化学平衡的计算．

考点点评： 本题考查较为综合，涉及化学平衡的移动、反应速率、平衡常数的计算，为高频考点，题目难度中等，注意把握平衡常数的意义．