Question

（2010?天津）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：

C+H₂O

高温  .

CO+H₂

．
（2）煤的气化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：

H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃

．
（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=

-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，可以采取的措施是

c、e

（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10min反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=

0.04mol?L^-1

；该时间内反应速率v（CH₃OH）=

0.16mol/（L?min）

．

Answer 1

分析：（1）煤的气化是利用煤与水蒸气高温条件小反应，生成CO和H₂的过程；
（2）根据酸式盐NaHS和NaHCO₃为书写反应的化学方程式；
（3）利用盖斯定律计算；
（4）根据方程式计算平衡常数，然后利用三段式法解答．

解答：解：（1）煤的气化是利用煤与水蒸气高温条件小反应，生成CO和H₂的过程：C+H₂O

高温  .

CO+H₂，
故答案为：C+H₂O

高温  .

CO+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×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，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 kJ?mol^-1；c、e；
（4）①该反应的平衡常数表达式为：K=

c(CH3OCH3)×c(H2O)

c2(CH3OH)

，
将所给浓度带入平衡常数表达式：

0.6×0.6

0.442

=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，
故答案为：＞；
②2CH₃OH（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=

(0.6+x)2

(0.44-2x)2

，解得x=0.2mol/L，
故平衡时c（CH₃OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，
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+0.6mol/L×2=1.64mol/L，平衡时c（CH₃OH）=0.04mol/L，
则10min转化甲醇1.64moL/L-0.04moL/L=1.6mol/L，
所以甲醇的反应速率为v（CH₃OH）=

1.6mol/L

10min

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

点评：本题考查较为综合，题目难度中等，注意“始、转、平”是解决有关化学平衡的“三段论”解题法，当三组量一旦确定，可以解答有关平衡的平衡常数计算、转化率、反应速率、平衡时成分的体积分数等的关键．