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）制水煤气的化学反应方程式为：

 

．
（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=a kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH3OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=b kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=c kJ?mol^-1
总反应：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=

 

；（与abc的函数关系）．
若△H＜0，一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    b．高压    c．减少CO₂的浓度
d．分离出二甲醚    e．增加CO的浓度   f．加入催化剂
（3）已知反应②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）．某温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到平衡时测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol?L-1）	0.64	0.5	0.5

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

 

 v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，经8min反应达到平衡，该时间内反应速率v（CH₃OH）=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,用盖斯定律进行有关反应热的计算,反应速率的定量表示方法

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；要提高CO的转化率，应使平衡向正反应方向移动；
（3）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

高温  .

CO+H₂，故答案为：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；
（2）由盖斯定律可知，已知：①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=a kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=b kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=ckJ?mol^-1
由盖斯定律②+③+①×2得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=（2a+b+c）kJ?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，应使平衡向正反应方向移动，增大压强和可减少CO₂的浓度或分离出二甲醚，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，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：2a+b+c；b、c、d；
（3）①反应到平衡状态，所以v（正）=v（逆），故答案为：=；
②2CH₃OH（g）≒CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol?L^-1）：1.64         0         0
变化量（mol?L^-1）：1            0.5       0.5
平衡时刻浓度（mol?L^-1）：0.64   0.5        0.5
所以甲醇的反应速率为v（CH₃OH）=

1mol/L

8min

=0.125 mol/（L?min），
故答案为：0.125 mol/（L?min）．

点评：本题考查了方程式的书写方法和盖斯定律的计算应用、化学平衡的影响因素分析判断，题目难度中等．