Question

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(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)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(chǎn)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)ΔH＝－90.8 kJ·mol－1

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ·mol－1

③CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.3 kJ·mol－1

總反應3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝________；

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(shù)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�。�v正________v逆(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②若加入CH3OH后，經(jīng)10 min反應達到平衡，此時c(CH3OH)＝________；該時間內(nèi)反應速率v(CH3OH)＝________。

 

Answer 1

(1)C＋H2O(g) CO＋H2

(2)H2S＋Na2CO3=NaHS＋NaHCO3

(3)－246.4 kJ·mol－1　c、e

(4)①＞　②0.04 mol·L－1　0.16 mol/(L·min)

【解析】(3)根據(jù)蓋斯定律，①×2＋②＋③得總反應，總反應的ΔH＝－90.8 kJ·mol－1×2＋(－23.5 kJ·mol－1)＋(－41.3 kJ·mol－1)＝－246.4 kJ·mol－1

a項，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡左移；b項，加催化劑平衡不移動；c項，減少生成物濃度，平衡右移；d項，增加CO濃度，平衡右移，但CO轉化率減�。�e項與c項原理相同。

(4)①該時刻濃度商Qc＝＝1.86，Qc小于平衡常數(shù)K，平衡向右移動，v正＞v逆。

②設從題干中這一時刻到平衡狀態(tài)，CH3OCH3的物質的量濃度增加c。則

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

某時刻：　0.44　　　　　　　 0.6　　　　0.6

繼續(xù)反應：　2c　　　　　　　　c　　　　c

平衡狀態(tài)：0.44－2c　　　　　0.6＋c　　 0.6＋c

平衡狀態(tài)時，K＝＝400，

解得c＝0.2 mol/L

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

反應前CH3OH的濃度為0.44 mol/L＋0.6 mol/L×2＝1.64 mol/L

該時間內(nèi)的反應速率v(CH3OH)＝＝0.16 mol/(L·min)。