Question

15．二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：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂．
（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：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS．
（3）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
總反應：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=-246.4kJ•mol^-1；
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(zhuǎn)化率，可以采取的措施是ce（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）如圖表示在密閉容器中反應：2SO_2（g）+O_2（g）?2SO_3（g）；△H＜0   達到平衡時，由于條件改變而引起反應速度和化學平衡的變化情況，a b過程中改變的條件可能是升溫；b c過程中改變的條件可能是減小SO₃的濃度； 若增大壓強時，反應速度變化情況畫在c～d處．

Answer 1

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）煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成兩種酸式鹽為硫氫酸鈉和碳酸氫；
（3）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②+③+①×2計算；要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應使平衡正向移動；
（4）在a時刻，正逆反應速率都增大，且逆反應速率大于正反應速率，即平衡逆向移動，可為升高溫度，在b時刻，正反應速率 不變，逆反應速率減小，且正反應速率大于逆反應速率，即平衡正向移動，因為降低生成物的濃度，增大壓強，平衡正向移動．

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$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，
故答案為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂；
（2）煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成兩種酸式鹽為硫氫酸鈉和碳酸氫，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS，
故答案為：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS；
（3）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②+③+①×2得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=-246.4kJ•mol^-1，
一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，反應是放熱反應，反應前后氣體體積減小的反應，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進行，
a、正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減小，故a錯誤；
b、加入催化劑，改變反應速率不改變化學平衡，轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；       
c、減少CO₂的濃度，減少生成物濃度平衡正向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d、增加CO的濃度，提高氫氣轉(zhuǎn)化率，一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，故d錯誤；     
e、分離出二甲醚（CH₃OCH₃），平衡正向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故e正確；
故答案為：-246.4kJ•mol^-1；c、e；
（4）根據(jù)圖二可知，在a時刻，正逆反應速率都增大，且逆反應速率大于正反應速率，即平衡逆向移動，因為反應的△H＜0，根據(jù)影響化學反應速率和化學平衡的條件可知，a～b過程中改變的條件可能是升溫；在b時刻，正反應速率 不變，逆反應速率減小，且正反應速率大于逆反應速率，即平衡正向移動，根據(jù)影響化學反應速率和化學平衡的條件可知，b～c過程中改變的條件可能是減小SO₃的濃度，在b～c過程后，若增大壓強，正逆反應速率都會增大，由于該反應為體積縮小的反應，所以平衡正向移動，根據(jù)壓強對化學反應速率的影響可畫出相關的圖為：，
故答案為：升溫；減小SO₃的濃度；．

點評 本題考查較為綜合，涉及熱化學方程式的書寫方法和蓋斯定律的計算、化學平衡的影響因素的相關知識，側(cè)重考查學生的分析能力，注意把握蓋斯定律的引用以及圖象的分析，把握外界條件對平衡移動的影響，難度中等．