甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能。
(1)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式如下:
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)ΔH = -49.0kJ·mol-1,
2CH3OH(g) =CH3OCH3(g)+ H2O(g)ΔH =-23.5kJ·mol-1,
则CO2与H2反应合成二甲醚的热化学方程式为 。
(2)若反应2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+ H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应进行到某时刻,测得各物质的浓度如表所示:
物质
|
CH3OH(g)
|
CH3OCH3(g)
|
H2O(g)
|
浓度(mol·L-1)
|
0.44
|
0.60
|
0.60
|
①写出该反应的平衡常数表达式:K= 。
②比较该时刻正、逆反应速率的大小:v(正) v(逆)(填“>”、“<”或“=”)
③若加入甲醇后经 10 min 反应达到平衡,则平衡后c(CH3OH)= ,该时间内反应速率v(CH3OCH3)= 。
(3)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH =-90.8kJ·mol-1,若在温度相同、容积均为2L的3个容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时如下:
容器
|
甲
|
乙
|
丙
|
反应物投入量
|
1molCO、2 mol H2
|
1 mol CH3OH
|
2 mol CO、4 mol H2
|
CH3OH的浓度(mol/L)
|
c1=0.25
|
c2
|
c3
|
反应的能量变化
|
放出Q1 kJ
|
吸收Q2 kJ
|
放出Q3 kJ
|
平衡常数
|
K1
|
K2
|
K3
|
反应物转化率
|
α1
|
α2
|
α3
|
①下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是 。
A. v正(H2)= 2v逆(CH3OH) B. n(CO)﹕n(H2)﹕n(CH3OH)=1﹕2 : 1
C. 混合气体的密度不变 D. 混合气体的平均相对分子质量不变
E. 容器的压强不变
②下列说法正确的是 。
A. c1= c2 B. Q1= Q2 C. K1= K2 D. α2+α3 < 100%
③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图:

各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3
|
t4~t5
|
t5~t6
|
t7~t8
|
K4
|
K5
|
K6
|
K7
|
K4、K5、K6、K7之间的关系为 (填“>”、“<”或“=”)。反应物的转化率最大的一段时间是 。