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）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?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
寫出水煤氣直接合成二甲醚同時生成CO₂的熱化學反應方程式

 

．
（3）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

 

．
a．高溫高壓  　  b．低溫低壓     c．減少CO₂的濃度     d．增加CO的濃度
e．分離出二甲醚 　　　　 f．加入催化劑
（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

比較此時正、逆反應速率的大�。簐_正

 

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”），若上述情況達到平衡，此時c（CH₃OH）=

 

．

Answer 1

考點：煤的干餾和綜合利用,熱化學方程式,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（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；
（2）利用蓋斯定律計算；
（3）反應達到平衡，要提高CO的轉化率化學平衡正向進行；
（4）依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析反應進行的方向；依據(jù)平衡常數(shù)和化學平衡三段式列式計算得到．

解答： 解：（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+H₂O

高溫  .

CO+H₂，故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；
（2）由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③可得所求反應方程式，則△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，反應的熱化學方程式3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1，
故答案為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ?mol^-1；
（3）a．由于反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動；
b．壓強減小，平衡向逆反應方向移動；
c．減少CO₂的濃度平衡向正反應反應移動；
d．增加CO的濃度，CO的轉化率反而減��；
e．分離出二甲醚平衡向正反應反應移動；
f．加入催化劑不影響平衡移動；
故答案為：c、e；
（4）表中數(shù)據(jù)分析計算Q=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

=

0.6mol/L×0.6mol/L

(0.44mol/L)2

=1.86＜400，說明反應正向進行，v_正＞v_逆；
甲醇起始量濃度為0.44+1.2=1.64mol/L．設轉化的甲醇濃度為x
               2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（ mol/L）1.64     0          0
變化量（mol/L） x       0.5x        0.5x
平衡量（mol/L） 1.64-x  0.5x        0.5x
K=

c(CH3OCH3)c(H2O)

c2(CH3OH)

_⁼

(0.5x) 2

(1.64-x) 2

=400，
計算得到x=1.6mol/L
若經(jīng)10 min后反應達到平衡，此時c（CH₃OH）=0.04 mol/L．
故答案為：＞；0.04 mol/L．

點評：本題考查熱化學方程式和蓋斯定律的分析應用，化學平衡的有關知識和化學計算，本題難度不大，做題時注意平衡三段式的應用．