Question

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）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
写出水煤气直接合成二甲醚同时生成CO₂的热化学反应方程式

 

．
（3）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．低温低压     c．减少CO₂的浓度     d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚 　　　　 f．加入催化剂
（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

比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

 

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”），若上述情况达到平衡，此时c（CH₃OH）=

 

．

Answer 1

考点：煤的干馏和综合利用,热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

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）利用盖斯定律计算；
（3）反应达到平衡，要提高CO的转化率化学平衡正向进行；
（4）依据浓度商和平衡常数比较分析反应进行的方向；依据平衡常数和化学平衡三段式列式计算得到．

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

高温  .

CO+H₂，故答案为：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；
（2）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，反应的热化学方程式3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1，
故答案为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1；
（3）a．由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动；
b．压强减小，平衡向逆反应方向移动；
c．减少CO₂的浓度平衡向正反应反应移动；
d．增加CO的浓度，CO的转化率反而减小；
e．分离出二甲醚平衡向正反应反应移动；
f．加入催化剂不影响平衡移动；
故答案为：c、e；
（4）表中数据分析计算Q=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

0.6mol/L×0.6mol/L

(0.44mol/L)2

=1.86＜400，说明反应正向进行，v_正＞v_逆；
甲醇起始量浓度为0.44+1.2=1.64mol/L．设转化的甲醇浓度为x
               2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（ mol/L）1.64     0          0
变化量（mol/L） x       0.5x        0.5x
平衡量（mol/L） 1.64-x  0.5x        0.5x
K=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

_⁼

(0.5x) 2

(1.64-x) 2

=400，
计算得到x=1.6mol/L
若经10 min后反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=0.04 mol/L．
故答案为：＞；0.04 mol/L．

点评：本题考查热化学方程式和盖斯定律的分析应用，化学平衡的有关知识和化学计算，本题难度不大，做题时注意平衡三段式的应用．