Question

【題目】二甲醚(CH3OCH3)重整制取H2，具有無毒、無刺激性等優(yōu)點�；卮鹣铝袉栴}：

(1) CH3OCH3和O2發(fā)生反應I：CH3OCH3(g)+O2(g)=2CO(g)+3H2(g)△H

已知：CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)△H1

CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O (g)△H2

H2(g)+O2(g)=H2O (g)△H3

①則反應I的△H=____________________(用含△H1、△H2、△H3的代數式表示)。

②保持溫度和壓強不變，分別按不同進料比通入CH3OCH3和O2，發(fā)生反應I。測得平衡時H2的體積百分含量與進料氣中n(O2)/n(CH3OCH3)的關系如圖所示。當＞0.6時，H2的體積百分含量快速降低，其主要原因是____(填標號)。

A．過量的O2起稀釋作用

B．過量的O2與H2發(fā)生副反應生成H2O

C．＞0.6平衡向逆反應方向移動

(2)T℃時，在恒容密閉容器中通入CH3OCH3，發(fā)生反應II：CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)，測得容器內初始壓強為41.6 kPa，反應過程中反應速率v(CH3OCH3)時間t與CH3OCH3分壓P(CH3OCH3)的關系如圖所示。

①t=400 s時，CH3OCH3的轉化率為________(保留2位有效數字)；反應速率滿足v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)，k=_________s-1；400 s時v(CH3OCH3)=_________kPas-1。

②達到平衡時，測得體系的總壓強P總= 121.6 kPa，則該反應的平衡常數Kp=________________kPa2(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

③該溫度下，要縮短達到平衡所需的時間，除改進催化劑外，還可采取的措施是________。

Answer 1

【答案】△H1+△H2-2△H3 B 16% 4.4×10-4 1.54×10-2kPa/s 4×104 增大反應物的壓強或濃度

【解析】

(1) ①已知：i.CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)△H1

ii.CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O (g)△H2

iiiH2(g)+O2(g)=H2O (g)△H3

根據蓋斯定律i+ii-iii×2得：CH3OCH3(g)+O2(g)=2CO(g)+3H2(g)△H=△H1+△H2-2△H3；

②過量的O2與H2發(fā)生副反應生成H2O，從而使H2的體積百分含量快速降低，A、C選項不能使H2的體積百分含量快速降低，故選B；

(2)①t=400 s時，CH3OCH3分壓P(CH3OCH3)=35.0kPa，測得容器內初始壓強為41.6 kPa，根據等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，可知轉化率=×100%=16%；

由圖象可知，當P(CH3OCH3)=10.0kPa時，v(CH3OCH3)=4.4×10-3kPa·s-1，根據v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)，化學方程式中CH3OCH3的系數為1，所以n=1，解得k=4.4×10-4s-1；

由圖象可知，400 s時P(CH3OCH3)=35.0kPa，則v(CH3OCH3)= 4.4×10-4s-1×35kPa=1.54×10-2kPa/s；

②達到平衡時，測得體系的總壓強P總=121.6 kPa，設起始通入的CH3OCH3物質的量為41.6mol，反應消耗甲醚物質的量為x，列三段式有：

根據氣體的壓強之比等于氣體物質的量之比有(41.6+2x)：41.6=121.6：41.6，解得x=40mol，則平衡時CH3OCH3(g)、CO(g)、H2(g)、CH4(g)的物質的量分別為1.6mol、40mol、40mol、40mol，則平衡時CH3OCH3(g)、CO(g)、H2(g)、CH4(g)的分壓為1.6kPa、40kPa、40 kPa、40 kPa，則該反應的平衡常數Kp===4104kPa2；

③該溫度下，要縮短達到平衡所需的時間，除改進催化劑外，還可以增大反應物的壓強或增大反應物的濃度使反應速率加快。