Question

（共10分）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。工業上可利用焦炭與水蒸氣在高溫下的反應產物（水煤氣）合成二甲醚。請回答下列問題：

（1）、制水煤氣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：

　　① 2H₂(g)CO(g)CH₃OH(g)90.8 kJ

　　② 2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)H₂O(g)23.5 kJ

　　③ CO(g)H₂O(g)CO₂(g)H₂(g)41.3 kJ

　　總反應：3H₂(g)3CO(g)CH₃OCH₃(g)CO₂(g)Q，其中Q　　　　　kJ；

　　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．低溫高壓                b．加入催化劑            c．減少CO₂的濃度     d．增加CO的濃度

（4）、已知某溫度下反應②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)H₂O(g)在一密閉容器中進行到10min時恰好達平衡，測得各組分的濃度如下：

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

　　比較此時正、逆反應速率數值（單位相同）的大小：(甲醇) 　　　(水)（填“＞”、“＜”或“＝”)。

　　反應開始時(CH₃OH) 　　　　　；

　　該時間內的平均反應速率(CH₃OH)　　　　　；

　　該溫度下反應的平衡常數值為　　　　　。（精確到0.01）

 

Answer 1

【答案】

（1）．C +H₂O CO +H₂    (1分)    （2）．H₂S+Na₂CO₃ →NaHS + NaHCO₃ (1分)

（3）．246.4 (2分)        a c  (2分)

（4）． ＞  (1分)   1.64 mol·L^－1 (1分)        0.12mol/L·min  (1分)      1.86 (1分)

【解析】（1）碳在高溫下和水蒸氣反應，即生成水煤氣，反應式為C +H₂O CO +H₂ 。

（2）兩種酸式鹽分別是NaHS和 NaHCO₃，所以方程式為H₂S+Na₂CO₃ →NaHS + NaHCO₃ 。

（3）.根據蓋斯定律可知，①×2＋②＋③即得到3H₂(g)3CO(g)CH₃OCH₃(g)CO₂(g)Q，所以Q＝90.8 kJ×2＋23.5 kJ＋41.3 kJ＝246.4kJ。由于正反應是體積減小的、放熱的可逆反應，所以a正確。催化劑不能改變平衡狀態，b不正確，才是降低生成物的濃度，平衡向正反應方向移動，正確。d中平衡雖然向正反應方向移動，但CO的轉化率是降低的，不正確。

（4）.根據水利之比是相應的化學計量數之比可知，甲醇的反應速率大于水蒸氣的反應速率。平衡時生成水蒸氣是0.6mol/L的，則消耗甲醇是1.2mol/L的，所以開始是甲醇的濃度是1.2mol/L＋0.44mol/L＝1.64mol/L。平衡常數是反應達到化學平衡時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以是