Question

【題目】二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用。工業上可利用煤的氣化產物（水煤氣）合成二甲醚。請回答下列問題：

（1）煤的氣化的主要化學反應方程式為：___________________________

（2）煤的氣話過程中產生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收，生成兩種酸式鹽，該反應的化學方程式為：______________________________________________

（3）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：

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

總反應：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) +CO2 (g)的ΔH＝__________ ，

一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是___________(填字母代號)

a．高溫高壓 b．加入催化劑 c．減少CO2的濃度 d．增加CO的濃度 e．分離出二甲醚

（4）已知反應②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某溫度下的平衡常數為400 。此溫度下，在密閉容器中加入CH3OH，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/(mol·L-1)	0.44	0.6	0.6

①比較此時正、逆反應速率的大小：v（正） ______v（逆）（填“>”、“<”或“＝”)。

②若加入CH3OH后，經10 min反應達到平衡，此時c(CH3OH) ＝ _________，該時間內反應速率v(CH3OH) ＝ __________。

Answer 1

【答案】 C+H2OCO+H2 H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3 -246.4kJ·mol-1 ce > 0.04mol·L-1 0.16mol·L-1·min-1

【解析】(3)根據蓋斯定律，①×2＋②＋③得總反應，總反應的ΔH＝－90.8 kJ·mol－1×2＋(－23.5 kJ·mol－1)＋(－41.3 kJ·mol－1)＝－246.4 kJ·mol－1

a項，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡左移；b項，加催化劑平衡不移動；c項，減少生成物濃度，平衡右移；d項，增加CO濃度，平衡右移，但CO轉化率減小；e項與c項原理相同。

(4)①該時刻濃度商Qc＝＝1.86，Qc小于平衡常數K，平衡向右移動，v正＞v逆。

②設從題干中這一時刻到平衡狀態，CH3OCH3的物質的量濃度增加c。則

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)

某時刻：　0.44　　　　　　　 0.6　　　　0.6

繼續反應：　2c　　　　　　　　c　　　　c

平衡狀態：0.44－2c　　　　　0.6＋c　　 0.6＋c

平衡狀態時，K＝＝400，

解得c＝0.2 mol/L

c(CH3OH)＝0.44 mol/L－2×0.2 mol/L＝0.04 mol/L

反應前CH3OH的濃度為0.44 mol/L＋0.6 mol/L×2＝1.64 mol/L

該時間內的反應速率v(CH3OH)＝＝0.16 mol/(L·min)。