Question

（2010?天津）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：

C+H₂O

高溫  .

CO+H₂

．
（2）煤的氣化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：

H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃

．
（3）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：
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：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

-246.4kJ?mol^-1

；
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

c、e

（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10min反應達到平衡，此時c（CH₃OH）=

0.04mol?L^-1

；該時間內反應速率v（CH₃OH）=

0.16mol/（L?min）

．

Answer 1

分析：（1）煤的氣化是利用煤與水蒸氣高溫條件小反應，生成CO和H₂的過程；
（2）根據酸式鹽NaHS和NaHCO₃為書寫反應的化學方程式；
（3）利用蓋斯定律計算；
（4）根據方程式計算平衡常數，然后利用三段式法解答．

解答：解：（1）煤的氣化是利用煤與水蒸氣高溫條件小反應，生成CO和H₂的過程：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，
故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；
（2）H₂S和H₂CO₃均是二元酸，它們都存在酸式鹽NaHS和NaHCO₃，二者反應的化學方程式為H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃，
故答案為：H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃；
（3）由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③可得所求反應方程式，則△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，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，應使平衡向正反應方向移動，可減少CO₂的濃度或分離出二甲醚，由于反應放熱，升高溫度平衡向你反應方向移動，轉化率減小，催化劑不影響平衡移動，而增加
CO的濃度，CO的轉化率反而減小，
故答案為：-246.4 kJ?mol^-1；c、e；
（4）①該反應的平衡常數表達式為：K=

c(CH3OCH3)×c(H2O)

c2(CH3OH)

，
將所給濃度帶入平衡常數表達式：

0.6×0.6

0.442

=1.86＜400，故反應向正反應方向進行，正反應速率大于逆反應速率，
故答案為：＞；
②2CH₃OH（g）≒CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） 某時刻濃度（mol?L^-1）：0.44           0.6      0.6
轉化濃度（mol?L^-1）：2x            x          x  
平衡濃度（mol?L^-1）：0.44-2x         0.6+x      0.6+x
K=

(0.6+x)2

(0.44-2x)2

，解得x=0.2mol/L，
故平衡時c（CH₃OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，
起始時在密閉容器中加入CH₃OH，
則起始時甲醇的濃度為0.44moL/L+0.6mol/L×2=1.64mol/L，平衡時c（CH₃OH）=0.04mol/L，
則10min轉化甲醇1.64moL/L-0.04moL/L=1.6mol/L，
所以甲醇的反應速率為v（CH₃OH）=

1.6mol/L

10min

=0.16 mol/（L?min），
故答案為：0.04 mol?L^-1； 0.16 mol/（L?min）．

點評：本題考查較為綜合，題目難度中等，注意“始、轉、平”是解決有關化學平衡的“三段論”解題法，當三組量一旦確定，可以解答有關平衡的平衡常數計算、轉化率、反應速率、平衡時成分的體積分數等的關鍵．