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(duì)臭氧層無(wú)破壞作用。工業(yè)上可利用焦炭與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）、制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）、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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）、利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：

　�、� 2H₂(g)CO(g)CH₃OH(g)90.8 kJ

　　② 2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)H₂O(g)23.5 kJ

　�、� CO(g)H₂O(g)CO₂(g)H₂(g)41.3 kJ

　　總反應(yīng)：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(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．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(yīng)②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)H₂O(g)在一密閉容器中進(jìn)行到10min時(shí)恰好達(dá)平衡，測(cè)得各組分的濃度如下：

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

　　比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率數(shù)值（單位相同）的大�。�(甲醇) 　　　(水)（填“＞”、“＜”或“＝”)。

　　反應(yīng)開(kāi)始時(shí)(CH₃OH) 　　　　　；

　　該時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率(CH₃OH)　　　　　；

　　該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)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(yīng)，即生成水煤氣，反應(yīng)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(jù)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(yīng)是體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，所以a正確。催化劑不能改變平衡狀態(tài)，b不正確，才是降低生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正確。d中平衡雖然向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率是降低的，不正確。

（4）.根據(jù)水利之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知，甲醇的反應(yīng)速率大于水蒸氣的反應(yīng)速率。平衡時(shí)生成水蒸氣是0.6mol/L的，則消耗甲醇是1.2mol/L的，所以開(kāi)始是甲醇的濃度是1.2mol/L＋0.44mol/L＝1.64mol/L。平衡常數(shù)是反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以是