Question

【题目】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）煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________

（2）煤的气话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：______________________________________________

（3）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

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

总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) +CO2 (g)的ΔH＝__________ ，

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．高温高压 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-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若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH) ＝ _________，该时间内反应速率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)根据盖斯定律，①×2＋②＋③得总反应，总反应的ΔH＝－90.8 kJ·mol－1×2＋(－23.5 kJ·mol－1)＋(－41.3 kJ·mol－1)＝－246.4 kJ·mol－1

a项，该反应为放热反应，升高温度，平衡左移；b项，加催化剂平衡不移动；c项，减少生成物浓度，平衡右移；d项，增加CO浓度，平衡右移，但CO转化率减小；e项与c项原理相同。

(4)①该时刻浓度商Qc＝＝1.86，Qc小于平衡常数K，平衡向右移动，v正＞v逆。

②设从题干中这一时刻到平衡状态，CH3OCH3的物质的量浓度增加c。则

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)

某时刻：　0.44　　　　　　　 0.6　　　　0.6

继续反应：　2c　　　　　　　　c　　　　c

平衡状态：0.44－2c　　　　　0.6＋c　　 0.6＋c

平衡状态时，K＝＝400，

解得c＝0.2 mol/L

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

反应前CH3OH的浓度为0.44 mol/L＋0.6 mol/L×2＝1.64 mol/L

该时间内的反应速率v(CH3OH)＝＝0.16 mol/(L·min)。