二*醚(CH3OCH3)是無*氣體，是柴油的理想替代燃料。清華大學王志良等研究了，由合成氣(組成爲H2、CO和...

問題詳情：

二*醚(CH3OCH3)是無*氣體，是柴油的理想替代燃料。清華大學王志良等研究了，由合成氣(組成爲H2、CO和少量的CO2)一步法制備二*醚的問題，其中的主要過程包括以下三個反應：

(i)CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g)          △H1＝－90.1 kJ·mol－1

(ii)CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)      △H2＝－41.1 kJ·mol－1

(iii)2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)  △H3＝－24.5 kJ·mol－1

(1)由H2和CO製備二*醚(另一產物爲CO2)的熱化學方程式爲                       。

(2)合成氣初始組成爲n(H2)/n(CO)/n(CO2)＝0.67/0.32/0.01的反應體系。在250℃和5.0MPa條件下，在1 L密閉容器中經10min達到化學平衡時，各組分的物質的量如下表：

則反應(iii)在該條件下的平衡常數是         ；在反應進行的10min內，用CH3OH表示的反應(i)的平均速率是         。

(3)課題組探究了外界條件，對合成氣單獨合成*醇反應體系和直接合成二*醚反應體系的影響。

①圖1和圖2顯示了溫度250℃和5.0MPa條件下，合成氣組成不同時，反應達到平衡時的情況。(圖中M代表*醇、D代表二*醚、D＋M代表*醇和二*醚。下同)

由圖可知，隨着合成氣中H2所佔比例的提高，合成*醇的反應體系中，CO轉化率的變化趨勢是         。對於由合成氣直接合成二*醚的反應體系，爲了提高原料轉化率和產品產率，n(H2)/n(CO＋CO2)的值應控制在         附近。

②在壓強爲5.0 MPa、n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.0及n(CO)/n(CO2)＝0.9/0.04的條件下，反應溫度對平衡轉化率和產率的影響如圖3和圖4所示。

課題組認爲圖3所示的各反應物的轉化率變化趨勢符合反應特點，其理由是        。圖中顯示合成氣直接合成二*醚體系中，CO的轉化率明顯高於H2的轉化率，原因是                  。圖4顯示隨着溫度增大，合成氣單獨合成*醇時的產率，要比合成氣直接合成二*醚時的產率減小的快，原因是                  。

【回答】

（1）3CO(g) + 3H2(g) == CO2(g) + CH3OCH3(g)   △H = -245.8kJ•mol-1A

（2）11    0.024mol·L—1·min—1

（3）①由小逐漸變大     1  

    ②反應體系中的所有反應均爲放熱反應   反應（ii）有H2生成    

 反應（i）的焓變大於反應（iii）的焓變

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題