Question

【题目】二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题

(1)煤的气化的主要化学反应方程式为________________

(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为____________

(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下

①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) △H=-90.8kJ.mo-1

②2CH3OH(g)= CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H=-235kJ.mo-1

③CO(g)+H2O(g)=O2(g)+H2(g) △H=-413kJ.mo-1

总反应：3H2(g)+3CO(g)= CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=___________

一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是____(填字母代号)

a. 高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度 d.增加Co的浓度 e.分离出二甲醚

(4)已知反应②2CH3OH(g)= CH3OCH3(g)+ H2O(g)某温度下的平衡常数为400.此温度下，在2L密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
物质的量（mol)	0.88	1.2	1.2

①加入的CH3OH的起始浓度为_________

②比较此时正、逆反应速率的大小:v正________v逆（填少”、“<”或“=”)

③若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时CH3OH的转化率a（CH3OH)=_________c(CH3OCH3)=____________

Answer 1

【答案】C+H2OCO+H2 Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS -246.4kJmol-1 c、e 1.64mol/L ＞ 97.6% 0.8 mol/L

【解析】

煤的气化是利用煤与水蒸气高温条件小反应，生成CO和H2；利用盖斯定律结合已知反应的热方程式计算；①根据Qc=计算，然后比较与k的大小，再判断反应方向；根据方程式计算平衡常数，然后利用三段式法解答。

（1）煤的气化是利用煤与水蒸气高温条件小反应，生成CO和H2的过程：C+H2OCO+H2，故答案为：C+H2OCO+H2；

（2）煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐为硫氢酸钠和碳酸氢，反应的化学方程式为：Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS，故答案为：Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS；

（3）①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) △H=-90.8kJ.mo-1

②2CH3OH(g)= CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H=-235kJ.mo-1

③CO(g)+H2O(g)=O2(g)+H2(g) △H=-413kJ.mo-1

由盖斯定律②+③+①×2得到3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.4kJmol-1；

一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，反应是放热反应，反应前后气体体积减小的反应，要提高CO的转化率，平衡正向进行，

a、正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，转化率减小，故a错误；

b、加入催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，转化率不变，故b错误；

c、减少CO2的浓度，减少生成物浓度平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故c正确；

d、增加CO的浓度，提高氢气转化率，一氧化碳转化率减小，故d错误；

e、分离出二甲醚，平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故e正确；

故答案为：-246.4kJmol-1；c、e；

（4）①起始时在密闭容器中加入CH3OH，则起始时甲醇的浓度为0.44moL/L+0.6mol/L×2=1.64mol/L，故答案为：1.64mol/L；

②Qc===1.86＜400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：＞；

③ 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

某时刻浓度（molL-1）：0.44 0.6 0.6

转化浓度（molL-1）： 2x x x

平衡浓度（molL-1）： 0.44-2x 0.6+x 0.6+x

K==400，解得x=0.2mol/L，平衡时c（CH3OH）=0.44-2x =0.04mol/L，则10min转化甲醇1.64mol/L-0.04mol/L=1.6mol/L，甲醇的转化率=×100%=97.6%；c(CH3OCH3)=（0.6mol/L+0.2mol/L）=0.8 mol/L；故答案为：97.6%；0.8 mol/L。