问题标题:
乙醇是一种优质的液体燃料,二甲醚与合成气制乙醇是目前合成乙醇的一种新途径,总反应为:CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)+C2H5OH(g).向反应系统中同时通入二甲醚、一氧化碳
问题描述:
乙醇是一种优质的液体燃料,二甲醚与合成气制乙醇是目前合成乙醇的一种新途径,总反应为:CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2 (g)⇌CH3OH(g)+C2H5OH(g).向反应系统中同时通入二甲醚、一氧化碳和氢气,先生成中间产物乙酸甲酯后,继而生成乙醇.发生的主要化学反应有:
273.15K | 1000K | |||
Ⅰ | 二甲醚羰基化反应 | CH3OCH3(g)+CO(g)⇌CH3COOCH3(g) | 1016.25 | 101.58 |
Ⅱ | 乙酸甲酯加氢反应 | CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)+C2H5OH(g) | 103.97 | 10-0.35 |
(1)二甲醚碳基化反应的△H___0 (填“>”“<”“=”).
(2)若反应在恒温恒容下进行,下列可说明反应已经达到平衡状态的是___.
A.2v(CH3COOCH3)=v(H2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度保持不变
D.密闭容器中C2H5OH的体积分数保持不变
(3)总反应CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2 (g)⇌CH3OH(g)+C2H5OH(g)的平衡常数表达式K=___,随温度的升高,总反应的K将___ (填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)在压强为1Mpa条件下,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如图1所示,温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图2所示.观察图2可知乙酸甲酯含量在 300K~600K范围内发生变化是___,简要解释产生这种变化的原因___.
(5)将CH3OCH3(g)和CO(g)按物质的量之比1:1充入密闭容器中发生碳基化反应,在T K时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
CH3OCH3(g) | 2.00 | 1.80 | 1.70 | 1.00 | 0.50 | 0.50 |
CO(g) | 2.00 | 1.80 | 1.70 | 1.00 | 0.50 | 0.50 |
CH3COOCH3(g) | 0 | 0.20 | 0.30 | 1.00 | 1.50 | 1.50 |
A.通入一定量的CO B.移出一定量的CH3OCH3C.加入合适的催化剂
②在图3中画出TK,CH3COOCH3(g)的体积分数随反应时间的变化曲线.
宋燕回答:
(1)根据表中数据可知,温度从273.15K升高到1000K,反应CH3OCH3(g)+CO(g)⇌CH3COOCH3(g)的平衡常数从1016.25变为101.58,升高温度平衡常数减小,则升高温度平衡向着逆向移动,说明逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,所以该反应的焓变△H<0,
故答案为:<;
(2)CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)+C2H5OH(g),反应为气体体积减小的放热反应,
A.速率之比等于化学方程式计量数之比,2v(CH3COOCH3)=v(H2)为正反应速率之比,不能证明反应达到平衡状态,故A错误;
B.反应前后气体体积减小的放热反应,密闭容器中总压强不变说明物质的物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故B正确;
C.气体质量和体积不变,密闭容器中混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D.密闭容器中C2H5OH的体积分数保持不变说明反应达到平衡,故D正确;
故答案为:BD;
(3)CH3OCH3(g)+CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)+C2H5OH(g)的平衡常数表达式K=c(C
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