Question

二甲醚是—種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）煤的氣化的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)______________________________________。
（2）煤的氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體用溶液吸收，生成兩種酸式鹽，該反應(yīng)的
化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________。
（3）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)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
總反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=             ；
一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是
________________（填字母代號(hào)）。
a．高溫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(yīng)②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400。
此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol?L）	0.44	0.6	0.6

①比時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：_______（填“>”、“<”或“=”）。
②若加入CH₃OH后，經(jīng)l0min反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)c(CH₃OH)=__________；該時(shí)
間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH₃OH)=__________________。

Answer 1

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）

解析試題分析：（1）碳和水反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣的化學(xué)方程式為：C+H₂OCO+H₂，故答案為：C+H₂OCO+H₂；
（2）H₂S和H₂CO₃均是二元酸，它們都存在酸式鹽NaHS和NaHCO₃，二者反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃，故答案為：H₂S+Na₂CO₃→NaHS+NaHCO₃；
（3）由蓋斯定律可知，通過(guò)①×2+②+③可得所求反應(yīng)方程式，則△H=-90.8kJ·mol^－1×2-23.5kJ·mol^－1-41.3kJ·mol^－1=-246.4kJ·mol^－1，一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可減少CO₂的濃度或分離出二甲醚，由于反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向你反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，催化劑不影響平衡移動(dòng)，而增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率反而減小，故答案為：246.4；c；
（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=，
將所給濃度帶入平衡常數(shù)表達(dá)式：=1.86＜400，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；
2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
某時(shí)刻濃度（mol·L^-1）：0.44           0.6      0.6
轉(zhuǎn)化濃度（mol·L^-1）：2x            x          x  
平衡濃度（mol·L^-1）：0.44-2x         0.6+x      0.6+x
K=
，解得x=0.2mol·L^－1，
故平衡時(shí)c（CH₃OH）=0.44mol·L^－1-0.2mol·L^－1×2=0.04mol·L^－1，
起始時(shí)在密閉容器中加入CH₃OH，
則起始時(shí)甲醇的濃度為0.44moL·L^－1+0.6mol·L^－1×2=1.64mol·L^－1，平衡時(shí)c（CH₃OH）=0.04mol·L^－1，
則10min轉(zhuǎn)化甲醇1.64moL·L^－1-0.04moL·L^－1=1.6mol·L^－1，
所以甲醇的反應(yīng)速率為v（CH₃OH）=="0.16" mol/（L·min），
故答案為：＞；1.64 mol·L^－1；0.16 mol/（L·min）
考點(diǎn)：煤的干餾和綜合利用；化學(xué)平衡的影響因素；化學(xué)平衡的計(jì)算