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____________

(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.mo-1

②2CH3OH(g)= CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H=-235kJ.mo-1

③CO(g)+H2O(g)=O2(g)+H2(g) △H=-413kJ.mo-1

總反應：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2L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
物質的量（mol)	0.88	1.2	1.2

①加入的CH3OH的起始濃度為_________

②比較此時正、逆反應速率的大小:v正________v逆（填少”、“<”或“=”)

③若加入CH3OH后，經10min反應達到平衡，此時CH3OH的轉化率a（CH3OH)=_________c(CH3OCH3)=____________

Answer 1

【答案】C+H2OCO+H2 Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS -246.4kJmol-1 c、e 1.64mol/L ＞ 97.6% 0.8 mol/L

【解析】

煤的氣化是利用煤與水蒸氣高溫條件小反應，生成CO和H2；利用蓋斯定律結合已知反應的熱方程式計算；①根據Qc=計算，然后比較與k的大小，再判斷反應方向；根據方程式計算平衡常數，然后利用三段式法解答。

（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+H2OCO+H2，故答案為：C+H2OCO+H2；

（2）煤的氣化過程中產生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收，生成兩種酸式鹽為硫氫酸鈉和碳酸氫，反應的化學方程式為：Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS，故答案為：Na2CO3+H2S═NaHCO3+NaHS；

（3）①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) △H=-90.8kJ.mo-1

②2CH3OH(g)= CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H=-235kJ.mo-1

③CO(g)+H2O(g)=O2(g)+H2(g) △H=-413kJ.mo-1

由蓋斯定律②+③+①×2得到3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=-246.4kJmol-1；

一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，反應是放熱反應，反應前后氣體體積減小的反應，要提高CO的轉化率，平衡正向進行，

a、正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，轉化率減小，故a錯誤；

b、加入催化劑，改變反應速率不改變化學平衡，轉化率不變，故b錯誤；

c、減少CO2的濃度，減少生成物濃度平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，故c正確；

d、增加CO的濃度，提高氫氣轉化率，一氧化碳轉化率減小，故d錯誤；

e、分離出二甲醚，平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，故e正確；

故答案為：-246.4kJmol-1；c、e；

（4）①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，故答案為：1.64mol/L；

②Qc===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：＞；

③ 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

某時刻濃度（molL-1）：0.44 0.6 0.6

轉化濃度（molL-1）： 2x x x

平衡濃度（molL-1）： 0.44-2x 0.6+x 0.6+x

K==400，解得x=0.2mol/L，平衡時c（CH3OH）=0.44-2x =0.04mol/L，則10min轉化甲醇1.64mol/L-0.04mol/L=1.6mol/L，甲醇的轉化率=×100%=97.6%；c(CH3OCH3)=（0.6mol/L+0.2mol/L）=0.8 mol/L；故答案為：97.6%；0.8 mol/L。