Question

【題目】二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟氯昂作制冷劑等，對(duì)臭氧層無(wú)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）煤的氣化過(guò)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(yīng)的化學(xué)方程式為：________________。

（2）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)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

總反應(yīng)：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(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是________________（填字母代號(hào)）。

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

（3）下列可以說(shuō)明反應(yīng)③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2(g)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________（填字母代號(hào)）。

A.單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-O鍵斷裂

B.H2O與CO2的濃度相等

C.溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變

D.條件一定時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

E.溫度和體積一定時(shí)，CO的濃度保持不變

（4）已知反應(yīng)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(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/(mol·L-1)	0.44	0.6	0.6

若加入CH3OH后，經(jīng)過(guò)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)c（CH3OH）=___________。

Answer 1

【答案】Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS -246.4kJ·mol-1 C、E A、E 0.04mol·L-1

【解析】

（1）已知H2S與Na2CO3溶液反應(yīng)生成兩種酸式鹽，則反應(yīng)后生成NaHCO3和NaHS，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS；

答案為：Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS；

（2）已知：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

由蓋斯定律可知，通過(guò)①×2+②+③可得所求反應(yīng)方程式3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g），則△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol；一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可減少CO2的濃度或分離出二甲醚，由于反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，催化劑不影響平衡移動(dòng)，而增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率反而減小；

答案為：-246.4kJ·mol-1；C、E；

（3）反應(yīng)③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2(g)是一個(gè)氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)；

A. 單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-O鍵斷裂，則正逆反應(yīng)速率相等，已達(dá)平衡，A正確；

B. H2O與CO2的濃度相等，不能代表一定處于平衡狀態(tài)，因?yàn)槲镔|(zhì)的濃度取決于起始物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化量，B錯(cuò)誤；

C. 溫度和體積一定時(shí)，反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)、體積和壓強(qiáng)均不變，所以壓強(qiáng)始終不會(huì)變化，所以壓強(qiáng)保持不變不能說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；

D. 反應(yīng)中氣體分子數(shù)不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，故其不再變化不能說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤；

E. 溫度和體積一定時(shí)，CO的濃度保持不變，則符合平衡狀態(tài)特征，E正確；

答案為：A、E；

（4）根據(jù)方程式計(jì)算平衡常數(shù)，然后利用三段式法解答，即

解得x=0.2，所以此時(shí)c（CH3OH）=0.04mol·L-1；

答案為：0.04mol·L-1。