题目

题型：不详难度：来源：

（14分）二甲醚(CH₃OCH₃)和甲醇(CH₃OH)被称为21世纪的新型燃料。以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

请填空：
（1）在一定条件下，反应室1中发生反应：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0。
在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将        (填“增大”、“减小”或“不变”)。将1.0molCH₄和2.0molH₂O通入反应室1（假设容积为10L），1min末有0.1molCO生成，则1min内反应的平均速率v(H₂)=         mol·L^-1·min^-1。
（2）在一定条件下，已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水，其化学方程式为                                                。
（3）在压强为0.1MPa条件下，反应室3(容积为2L)中   0.2molCO与0.4molH₂在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示，则：

①P₁       P₂  (填“<”、“>”或“=”)。
②在P₁压强下，100℃时，反应CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K的值为         
若温度不变，再加入1.0molCO后重新达到平衡，则CO的转化率          （填“增大”、“不变”或“减小”），CH₃OH的体积分数        （填“增大”、“不变”或“减小”）。
③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，达到新平衡时，CO的转化率    （填“增大”、“不变”或“减小”），c(CH₃OH)    0.1mol/L（填“>”、“<”或“ = ”）

答案

（1）减小（1分）　　0.03mol·L^-1·min^-1（2分）
（2）2CO+4H₂CH₃OCH₃+H₂O（2分，没写可逆符号扣1分）（3）①＜（2分）
②100（2分）、减小（1分）、减小（1分） ③增大（1分）、> （2分）

解析

（1）降低温度，反应速率一定是减小的。根据方程式可知，0.1molCO生成，则同时生成氢气0.3mol，所以氢气的反应速率是                              。
（2）根据反应物和生成物并结合原子守恒可知，反应的方程式为
2CO+4H₂CH₃OCH₃+H₂O。
（3）①根据方程式可知，该反应是体积减小的。因此增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，所以根据图像可判断，P1小于P2。
②根据图像可知，在P₁压强下，100℃时，CO的转化率是0.5，所以平衡时生成甲醇0.1mol，浓度是0.05mol/L。剩余CO和氢气分别是0.1mol和0.2mol，浓度分别是0.05mol/L和0.1mol/L。因此平衡常数是；再加入CO，则平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低；如果此时氢气全部转化，则生成甲醇是0.2mol，剩余CO是1mol，则甲醇的含量是1/6＜1/4，即甲醇的含量是降低的。
③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，则相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，甲醇的浓度大于0.1mol/L。