题目内容
（2010?天津）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?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
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
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，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正
②若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH3OH）=
（1）煤的气化的主要化学反应方程式为：
C+H2O
CO+H2
| ||
C+H2O
CO+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，该反应的化学方程式为：
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
．（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?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
总反应：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=
-246.4kJ?mol-1
-246.4kJ?mol-1
；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
c、e
c、e
（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 |
| 浓度/（mol?L-1） | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
＞
＞
v逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．②若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH3OH）=
0.04mol?L-1
0.04mol?L-1
；该时间内反应速率v（CH3OH）=0.16mol/（L?min）
0.16mol/（L?min）
．分析：（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；
（2）根据酸式盐NaHS和NaHCO3为书写反应的化学方程式；
（3）利用盖斯定律计算；
（4）根据方程式计算平衡常数，然后利用三段式法解答．
（2）根据酸式盐NaHS和NaHCO3为书写反应的化学方程式；
（3）利用盖斯定律计算；
（4）根据方程式计算平衡常数，然后利用三段式法解答．
解答：解：（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+H2O
CO+H2，
故答案为：C+H2O
CO+H2；
（2）H2S和H2CO3均是二元酸，它们都存在酸式盐NaHS和NaHCO3，二者反应的化学方程式为H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3，
故答案为：H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3；
（3）由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式，则△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，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，应使平衡向正反应方向移动，可减少CO2的浓度或分离出二甲醚，由于反应放热，升高温度平衡向你反应方向移动，转化率减小，催化剂不影响平衡移动，而增加
CO的浓度，CO的转化率反而减小，
故答案为：-246.4 kJ?mol-1；c、e；
（4）①该反应的平衡常数表达式为：K=
，
将所给浓度带入平衡常数表达式：
=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：＞；
②2CH3OH（g）≒CH3OCH3（g）+H2O（g） 某时刻浓度（mol?L-1）：0.44 0.6 0.6
转化浓度（mol?L-1）：2x x x
平衡浓度（mol?L-1）：0.44-2x 0.6+x 0.6+x
K=
，解得x=0.2mol/L，
故平衡时c（CH3OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，
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，平衡时c（CH3OH）=0.04mol/L，
则10min转化甲醇1.64moL/L-0.04moL/L=1.6mol/L，
所以甲醇的反应速率为v（CH3OH）=
=0.16 mol/（L?min），
故答案为：0.04 mol?L-1； 0.16 mol/（L?min）．
| ||
故答案为：C+H2O
| ||
（2）H2S和H2CO3均是二元酸，它们都存在酸式盐NaHS和NaHCO3，二者反应的化学方程式为H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3，
故答案为：H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3；
（3）由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式，则△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，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，应使平衡向正反应方向移动，可减少CO2的浓度或分离出二甲醚，由于反应放热，升高温度平衡向你反应方向移动，转化率减小，催化剂不影响平衡移动，而增加
CO的浓度，CO的转化率反而减小，
故答案为：-246.4 kJ?mol-1；c、e；
（4）①该反应的平衡常数表达式为：K=
| c(CH3OCH3)×c(H2O) |
| c2(CH3OH) |
将所给浓度带入平衡常数表达式：
| 0.6×0.6 |
| 0.442 |
故答案为：＞；
②2CH3OH（g）≒CH3OCH3（g）+H2O（g） 某时刻浓度（mol?L-1）：0.44 0.6 0.6
转化浓度（mol?L-1）：2x x x
平衡浓度（mol?L-1）：0.44-2x 0.6+x 0.6+x
K=
| (0.6+x)2 |
| (0.44-2x)2 |
故平衡时c（CH3OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，
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，平衡时c（CH3OH）=0.04mol/L，
则10min转化甲醇1.64moL/L-0.04moL/L=1.6mol/L，
所以甲醇的反应速率为v（CH3OH）=
| 1.6mol/L |
| 10min |
故答案为：0.04 mol?L-1； 0.16 mol/（L?min）．
点评：本题考查较为综合，题目难度中等，注意“始、转、平”是解决有关化学平衡的“三段论”解题法，当三组量一旦确定，可以解答有关平衡的平衡常数计算、转化率、反应速率、平衡时成分的体积分数等的关键．
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