Question

CO和H₂可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛．
已知（Ⅰ）CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49.0kJ?mol^-1
（Ⅲ）CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.1kJ?mol^-1
（Ⅳ）2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
回答下列問題：
（1）寫出由H₂和CO直接制備二甲醚的熱化學(xué)方程式為______．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強對直接制備二甲醚反應(yīng)的影響______．
（2）有研究者在催化劑（含Cu-Zn-Al-O和Al₂O₃）、壓強為5.0MPa的條件下，由H₂和CO直接制備二甲醚，結(jié)果如圖甲所示．其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是______．
（3）由CO和H₂在催化劑作用下，也可以合成甲醇．反應(yīng)原理為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
①對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強（P_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可以平衡常數(shù)（記作K_P），則以上反應(yīng)K_P=______；
②在容積均為1L的密閉容器（a、b、c、d、e）中，分別充入1molCO和2molH₂等量混合氣體，在不同的溫度下（溫度分別為T₁、T₂、T₃、T₄、T₅），經(jīng)相同的時間，在t時刻，測得容器甲醇的體積分數(shù)（如圖乙所示）．解析在T₁～T₂及T₄～T₅二個溫度區(qū)間，容器內(nèi)甲醇的體積分數(shù)如圖乙所示的變化趨勢，其原因是______．
③在不改變反應(yīng)物用量情況下，將容器c中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器d中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有（寫出2點）______、______．

Answer 1

（1）Ⅰ、CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
Ⅳ、2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2+Ⅳ得到：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g），△H=-204.7kJ?mol^-1；
該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增加壓強，平衡正向進行，反應(yīng)速率加快，CO和H₂的轉(zhuǎn)化率增大，CH₃OCH₃產(chǎn)率增加，
故答案為：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），△H=-204.7kJ?mol^-1；增大壓強，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡正向移動，CO和H₂轉(zhuǎn)化率增大，CH₃OCH₃產(chǎn)率增加；
（2）CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，是因為反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，故答案為：反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆向移動；
（3）①平衡常數(shù)指的是：生成物濃度之冪或分壓力的乘積與反應(yīng)物濃度的冪或分壓力的乘積之間的比值，故K_P=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

，
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
②反應(yīng)進行到t時刻時，a、b沒有達到平衡狀態(tài)，c、d、e達到平衡狀態(tài)，故T₁-T₂區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以甲醇的體積分數(shù)隨著溫度的升高而提高．T₃-T₄區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以甲醇的體積分數(shù)減少，
故答案為：T₁-T₂區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以甲醇的體積分數(shù)隨著溫度的升高而提高．T₃-T₄區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以甲醇的體積分數(shù)減少；
③將容器c中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器d中的平衡狀態(tài)，即降低甲醇的含量，使平衡逆向移動，可采取的措施有：升溫、減壓，
故答案為：升溫；降壓．