Question

【題目】如圖是煤化工產業(yè)鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：
（1）已知該產業(yè)鏈中某反應的平衡表達式為：K= ，它所對應反應的化學方程式為；
（2）二甲醚（CH3OCH3）在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用，工業(yè)上以CO和H2為原料生產CH3OCH3 ． 工業(yè)制備二甲醚在催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應： ①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1
（i）催化反應室中總反應的熱化學方程式為 ， 830℃時反應③的K=1.0，則在催化反應室中反應③的K1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（ii）在某溫度下，若反應①的起始濃度分別為：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后達到平衡，CO的轉化率為50%，若反應物的起始濃度分別為：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；達到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=mol/L．
（iii）反應②在t℃時的平衡常數為400，此溫度下，在0.5L的密閉容器中加入一定量的甲醇，反應到某時刻測得各組分的物質的量濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c/（molL﹣1）	0.8	1.24	1.24

①此時刻，v正v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②平衡時二甲醚的物質的量濃度是 ．

Answer 1

【答案】
（1）C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
（2）3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣247kJ?mol﹣1；＞；5.4；大于；1.6mol/L
【解析】解：（1）化學平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，根據元素守恒知，反應物中還含有固體碳，由化學平衡常數表達式知，該反應方程式為C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），所以答案是：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）；（2）（i）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJmol﹣1②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJmol﹣1③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=﹣41.2kJmol﹣1將方程式①×2+②+③得3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g），△H=2（﹣90.7kJmol﹣1）+（﹣23.5kJmol﹣1）+（﹣41.2kJmol﹣1）=﹣247kJmol﹣1 ， ③的正反應是放熱反應，降低溫度平衡正向移動，化學平衡常數增大，所以在催化反應室中反應③的K＞1.0， 所以答案是：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣247kJmol﹣1；＞；
（ii）該反應中

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
開始（mol/L）	1	2.4		0
反應（mol/L）	1×50%	1×50%×2		1×50%
平衡（mol/L）	0.5	1.4		0.5

化學平衡常數K= = ，
溫度不變化學平衡常數K不變，
該反應中

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
開始（mol/L）	4	a		0
反應（mol/L）	2	4		2
平衡（mol/L）	2	a﹣4		2

化學平衡常數K= = ，
a=5.4，
所以答案是：5.4；
（iii）①濃度商= =2.4＜400，平衡正向移動，則v正 大于 v逆 ，
所以答案是：大于；
②設達到平衡時二甲醚反應的物質的量濃度為xmol/L，
該反應

	2CH3OH（g）		CH3OCH3（g）+	H2O
開始（mol/L）	0.8		1.24	1.24
反應（mol/L）	2x		x	x
平衡（mol/L）	0.8﹣2x		1.24+x	1.24+x

化學平衡常數K= =400
x=0.36，
則平衡時二甲醚的物質的量濃度=（1.24+0.36）mol/L=1.6mol/L，
所以答案是：1.6mol/L．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態(tài)本質及特征和化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．