Question

二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用．工業上利用H₂和CO₂合成二甲醚的反應如下：6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知該反應平衡常數（K）與溫度（T）的關系如圖所示．
（1）一定溫度下，在一個固定體積的密閉容器中進行該反應．下列能判斷反應達到化學平衡狀態的是______（選填編號）．
a．c（H₂）與c（H₂O）的比值保持不變    b．單位時間內有2mol H₂消耗時有1mol H₂O生成
c．容器中氣體密度不再改變             d．容器中氣體壓強不再改變
（2）溫度升高，該化學平衡移動后到達新的平衡，CH₃OCH₃的產率將______（填“變大”、“變小”或“不變”，下同），混合氣體的平均式量將______．
（3）一定溫度和壓強下，往體積為20L的容器中通入一定物質的量的H₂與CO₂，達到平衡時，容器中含有0.1mol二甲醚．計算H₂的平均反應速率：______（用字母表示所缺少的物理量并指明其含義）．
（4）工業上為提高CO₂的轉化率，采取方法可以是______（選填編號）．
a．使用高效催化劑        b．增大體系壓強
c．及時除去生成的H₂O     d．增加原料氣中CO₂的比例．

Answer 1

【答案】分析：（1）當達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量不變，可以此判斷是否得到平衡狀態；
（2）升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，根據M=判斷平均式量變化；
（3）根據v=計算二甲醚的平均反應速率，再根據氫氣和二甲醚的關系式計算氫氣的反應速率；
（4）該反應是一個反應前后氣體體積減小的放熱反應，為提高二氧化碳的轉化率，可以采取增大氫氣的量、減少生成物的量、增大壓強、降低溫度的方法．
解答：解：（1）a．c（H₂）與c（H₂O）的比值保持不變時，說明該反應達到平衡狀態，故正確；
b．無論反應是否達到平衡狀態，單位時間內有2mol H₂消耗時有1mol H₂O生成，所以不能說明該反應達到平衡狀態，故錯誤；
c．混合物的質量不變，容器的體積不變，所以無論反應是否達到平衡狀態，容器中氣體密度始終不變，故錯誤；
d．該反應是一個反應前后氣體體積減小的可逆反應，當容器中氣體壓強不再改變時，該反應達到平衡狀態，故正確；
故選ad；
（2）根據溫度和K之間的關系圖知，當升高溫度時，K減小，說明該反應向逆反應方向移動，則二甲醚產率減小，平衡向逆反應方向移動，則氣體的物質的量增大，質量不變，則其平均摩爾質量減小，所以其平均式量減小，故答案為：變��；變��；
（3）根據v=知，二甲醚的平均反應速率==，根據二甲醚和氫氣的關系式知，氫氣的平均反應速率═×6=mol/（L．s），t-達到平衡所需的時間（單位：s，可自定），
故答案為：mol/（L．s），t-達到平衡所需的時間（單位：s，可自定）；
（4）a．使用高效催化劑只改變反應速率不影響化學平衡移動，故錯誤；        
b．該反應是一個反應前后氣體體積減小的可逆反應，增大體系壓強平衡向正反應方向移動，所以能提高二氧化碳的轉化率，故正確；
c．及時除去生成的H₂O，平衡向正反應方向移動，所以能提高二氧化碳的轉化率，故正確；    
d．增加原料氣中CO₂的比例，平衡向正反應方向移動，但二氧化碳的轉化率減小，故錯誤；
故選bc．
點評：本題考查了化學平衡狀態的判斷、化學平衡的移動等知識點，這些知識點是高考熱點，注意化學平衡狀態的判斷中，只有選取反應前后改變的物理量不再改變時，該反應就達到平衡狀態，為易錯點．