Question

11．二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：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS．
（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
总反应：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-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a、c、e（填字母代号）．
a．压缩体积 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
（3）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

①比较此时正、逆反应速率的大小：v正＞ v逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②温度升高，该反应的平衡常数K减小（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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
由盖斯定律②+③+①×2计算；
（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；
（2）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
由盖斯定律②+③+①×2得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.4kJ•mol^-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、压缩体积，压强增大平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故a符合；
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不符合；       
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符合；
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不符合；     
e、分离出二甲醚（CH₃OCH₃），平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故e符合；
故答案为：-246.4kJ•mol^-1；a、c、e；
（3）①Q=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）×c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=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）△H=-23.5kJ•mol^-1，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数K减小，故答案为：减小．

点评 本题考查了热化学方程式的书写方法和盖斯定律的计算、化学平衡的影响因素的相关知识，比较容易．