Question

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：反应

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：反应①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H1=-90kJ?mol-1反应②2CH3OH （g）?CH3OCH3 （g）+H2O（g）△H2=-24kJ?mol-1反应③CO（g）+H2O （g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ?mol-1（1）反应3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g） 的△H=______．（用△H1、△H2、和△H3表示）．（2）写出由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为______．（3）有研究者在催化剂、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示．其中CO转化率随温度升高而降低的原因是______．（4）已知某温度下反应②平衡常数K=400．此温度下向恒容密闭容器中充入CH3OH，10min后反应②达到平衡，c平衡（CH3OH）=0.04mol?L-1，计算CH3OH转化率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）．计算10min内CH3OH的平均反应速率v（CH3OH）=______．

Answer 1

（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             0          0
变化（mol?L^-1）     2x                x          x
c_平衡（mol?L^-1）     0.04              x          x
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．