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：

⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________。

⑵ 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：________________________________________。

⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H₂(g) + CO(g)  CH₃OH(g)；ΔH ＝ －90.8 kJ·mol^－1

② 2CH3OH(g)  CH3OCH3(g) + H₂O(g)；ΔH＝ －23.5 kJ·mol^－1

③ CO(g) + H₂O(g)  CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝ －41.3 kJ·mol^－1

总反应：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝ ___________；

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

⑷ 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

Answer 1

(1) C+H₂OCO+H₂。

(2) Na₂CO₃+H₂S==NaHCO₃+NaHS

(3) -246.4kJ· mol ^-1     c、e

(4) ①＞  ②0.04 mol·L^-1    0.16 mol·L^-1·min^-1

解析:

(1)煤生成水煤气的反应为C+H₂OCO+H₂。

(2)既然生成两种酸式盐，应是NaHCO₃和NaHS，故方程式为：

Na₂CO₃+H₂S==NaHCO₃+NaHS。

(3)观察目标方程式，应是①×2+②+③，故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ· mol ^-1。

正反应是放热反应，升高温度平衡左移，CO转化率减小；加入催化剂，平衡不移动，转化率不变；减少CO₂的浓度、分离出二甲醚，平衡右移，CO转化率增大；增大CO浓度，平衡右移，但CO转化率降低；故选c、e。

(4)此时的浓度商Q==1.86＜400，反应未达到平衡状态，向正反应方向移动，故_正＞_逆；设平衡时生成物的浓度为0.6+x，则甲醇的浓度为（0.44-2x）有：400=，解得x=0.2 mol·L^-1，故0.44 mol·L^-1-2x=0.04 mol·L^-1。

由表可知，甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L^-1=1.64 mol·L^-1，其平衡浓度为0.04 mol·L^-1，

10min变化的浓度为1.6 mol·L^-1，故(CH₃OH)=0.16 mol·L^-1·min^-1。