二甲醚(CH3OCH3)是一种新型能源.由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)合成二甲醚的三步反应如下:
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解题思路:(1)由盖斯定律可知,通过①×2+②+③可得3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g);

(2)依据盖斯定律①×2+②得到:2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g);

(3)H2和CO直接制备二甲醚的反应是放热反应,升高温度,平衡向左移动,CO转化率降低;

(4)到平衡时CH3OCH3的浓度为x mol•L-1,依据化学平衡三段式表示出平衡浓度,带入K计算x,带入相应公式计算.

(1)①2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1

②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ•mol-1

③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.3kJ•mol-1

由盖斯定律可知,通过①×2+②+③可得所求反应方程式,则△H=2△H1+△H2+△H3

故答案为:2△H1+△H2+△H3

(2)①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90kJ•mol-1

②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24kJ•mol-1

依据盖斯定律①×2+②得到:2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3+H2O(g)△H=-204kJ•mol-1

故答案为:2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3+H2O(g)△H=-204kJ•mol-1

(3)2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3+H2O(g)是一个可逆反应,反应是放热反应,升高温度,平衡向左移动,CO转化率降低,

故答案为:H2和CO直接制备二甲醚的反应是放热反应,升高温度,平衡向左移动,CO转化率降低;

(4)设达到平衡时CH3OCH3的浓度为x mol•L-1

2CH3OH (g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

c开始(mol•L-1)0.04+2x 00

变化(mol•L-1) 2xx x

c平衡(mol•L-1)0.04xx

K=

x2

0.042=400,x=0.8mol•L-1

CH3OH转化率=[2×0.8/0.04+2×0.8]×100%=97.56%,

v(CH3OH)=[2×0.8mol/L/10min]=0.16 mol•L-1min-1

故答案为:0.16 mol•L-1min-1

点评:

本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;热化学方程式;化学平衡的计算.

考点点评: 本题考查较为综合,涉及化学平衡的移动、反应速率、平衡常数的计算,为高频考点,题目难度中等,注意把握平衡常数的意义.