二*醚(CH3OCH3)是一种清洁能源。工业上，常利用CO2和H2合成二*醚。有关反应如下(z、y、z均大于0...

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二*醚(CH3OCH3)是一种清洁能源。工业上，常利用CO2和H2合成二*醚。有关反应如下(z、y、z均大于0)：

①2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)   △H1= -xkJ·mol-1

②CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)     △H2= -ykJ·mol-1

③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)    △H3= -zkJ·mol-1

(1)2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)    △H= ___________kJ·mol-1

(2)下列有关合成二*醚的说法正确的是 ___(填字母)。

a.增大压强能提高反应速率和CO2的平衡转化率

b.体系中减小，平衡一定向正方向移动

c.容器体积一定，混合气体密度不变时一定达到平衡状态

d.充入适量CO，可能提高CH3OCH3的产率

(3)在一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)，速率表达式为v=v正-v逆=k正c(CO)·c(H2O)-k逆c(CO2)·c(H2O)(其中，k正、k逆为正、逆速率常数，与浓度无关)。达到平衡时，升高温度，将_____选填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)在恒容密闭容器中用CO2和H2合成二*醚时CO2的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。

①500K时，将9mol H2和3mol CO2充入2L恒容密闭容器中，5min时反应达到平衡状态，则0～5min内的平均反应速率v(H2)=____________ mol∙L-1∙min-l，该温度下，反应的平衡常数K=____(列出计算式即可，无需化简)。

②由图像可以得出的结论是_________(答两条)。

(5)工业上也可用CO和H2合成二*醚，而且二者还能作燃料电池的燃料。以CO、H2体积比为1:2的混合气体与空气在KOH溶液中构成燃料电池(以石墨为电极)，开始时，负极的电极反应式为____。

【回答】

    (1). -(x+2z)    (2). ad    (3). 减小    (4). 0.72    (5).     (6). 投料比不变，升高温度CO2的平衡转化率降低，温度不变，投料比越大，CO2的平衡转化率越大    (7). CO+ 2H2 – 6e- +8OH- = CO32- + 6H2O

【解析】(1)已知：①2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)   △H1= -xkJ·mol-1

③CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)    △H3= -zkJ·mol-1

根据盖斯定律可知①+2×③可得反应2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)，所以△H=△H1+2△H3=-(x+2z) kJ·mol-1；

(2)a．合成二*醚的反应为气体体积减小的反应，所以增大压强可以提高反应速率同时使平衡正向移动，提高CO2的平衡转化率，故a正确；

b．若分离出CO2使体系减小，平衡逆向移动，故b错误；

c．容器体积不变，且反应物和生成物均为气体，则平衡移动过程中气体的质量不变，所以混合气体的密度一直不变，不能根据密度不变判断是否达到平衡，故c错误；

d．充入CO可使反应②平衡右移增大CO2的量，促使反应③正向移动，提高二*醚的产率，故d正确；

故*为ad；

(3)平衡状态时，正、逆反应速率相等，即k正c(CO)·c(H2O)=k逆c(CO2)·c(H2O)，可得=K(平衡常数)，该反应正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，即减小；

(4)①500K、投料比等于3时，CO2的平衡转化率为80%，容器体积为2L，则在该时间段内二氧化碳的平均反应速率为=0.24 mol∙L-1∙min-l，同一反应同一时段内不同物质反应速率之比等于计量数之比，所以v(H2)=3v(CO2)=0.72 mol∙L-1∙min-l；列三段式有

则该反应的平衡常数K==；

②根据图像可知投料比不变，升高温度CO2的平衡转化率降低，温度不变，投料比越大，CO2的平衡转化率越大；

(5)CO和H2在反应过程中被氧化，所以在负极区充入，电解质溶液为KOH溶液，所以电极方程式为CO+ 2H2 – 6e- +8OH- =CO32- + 6H2O。

知识点：化学反应速率 化学平衡

题型：综合题