Question

二甲醚是—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用溶液吸收，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

________________（填字母代号）。

a．高温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）	0.44	0.6	0.6

①比时正、逆反应速率的大小：_______（填“>”、“<”或“=”）。

②若加入CH₃OH后，经l0min反应达到平衡，此时c(CH₃OH)=__________；该时

间内反应速率v(CH₃OH)=__________________。

 

Answer 1

【答案】

 

H₂（2分）

（2）H₂S＋Na₂CO₃=NaHS＋NaHCO₃（2分）

（3）-246.4kJ·mol^―1（2分） C、e（2分）

（3）①>（2分）②0.04mol /L（2分）0.16mol· L^―1· In^―1（2分）

【解析】

试题分析：（1）碳和水反应生成一氧化碳和氢气的化学方程式为：C+H₂OCO+H₂，故答案为：C+H₂OCO+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^－1×2-23.5kJ·mol^－1-41.3kJ·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，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；c；

（4）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；

                     2CH₃OH（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^－1，

故平衡时c（CH₃OH）=0.44mol·L^－1-0.2mol·L^－1×2=0.04mol·L^－1，

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^－1+0.6mol·L^－1×2=1.64mol·L^－1，平衡时c（CH₃OH）=0.04mol·L^－1，

则10min转化甲醇1.64moL·L^－1-0.04moL·L^－1=1.6mol·L^－1，

所以甲醇的反应速率为v（CH₃OH）==0.16 mol/（L·min），

故答案为：＞；1.64 mol·L^－1；0.16 mol/（L·min）

考点：煤的干馏和综合利用；化学平衡的影响因素；化学平衡的计算