Question

（2012?崇明縣二模）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．請回答下列問題：
（1）制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：

C+H₂O

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(yīng)的化學(xué)方程式為：

H₂S+Na₂CO₃→NaHS+NaHCO₃

．
（3）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）+90.8kJ
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）+23.5kJ
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）+41.3kJ
總反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）+Q，其中Q=

246.4

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

c

（填字母代號）．
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時恰好達(dá)平衡，測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

比較此時正、逆反應(yīng)速率數(shù)值（單位相同）的大小：v_正（甲醇）

＞

v_逆（水）（填“＞”、“＜”或“=”）．
反應(yīng)開始時c（CH₃OH）=

1.64mol?L^-1

；該時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

0.16mol/L?min

；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值為

1.86

．（精確到0.01）

Answer 1

分析：（1）碳和水反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可以書寫化學(xué)方程式；（2）根據(jù)硫化氫與碳酸鈉反應(yīng)生成酸式鹽NaHS和NaHCO₃書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；（3）利用蓋斯定律計算；（4）根據(jù)方程式計算平衡常數(shù)，然后利用三段式法解答；

解答：解：（1）碳和水反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣的化學(xué)方程式為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；
（2）H₂S和H₂CO₃均是二元酸，它們都存在酸式鹽NaHS和NaHCO₃，二者反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂S+Na₂CO₃=NaHS+NaHCO₃，故答案為：H₂S+Na₂CO₃→NaHS+NaHCO₃；
（3）由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③可得所求反應(yīng)方程式，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，可減少CO₂的濃度或分離出二甲醚，由于反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向你反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率減小，催化劑不影響平衡移動，而增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率反而減小，故答案為：246.4；c；
（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(CH3OCH3)×c(H2O)

c2(CH3OH)

，
將所給濃度帶入平衡常數(shù)表達(dá)式：

0.6×0.6

0.442

=1.86＜400，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；
                     2CH₃OH（g）≒CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
某時刻濃度（mol?L^-1）：0.44           0.6      0.6
  轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）：2x            x          x  
 平衡濃度（mol?L^-1）：0.44-2x         0.6+x      0.6+x
K=

(0.6+x)2

(0.44-2x)2

，解得x=0.2mol/L，
故平衡時c（CH₃OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，
起始時在密閉容器中加入CH₃OH，
則起始時甲醇的濃度為0.44moL/L+0.6mol/L×2=1.64mol/L，平衡時c（CH₃OH）=0.04mol/L，
則10min轉(zhuǎn)化甲醇1.64moL/L-0.04moL/L=1.6mol/L，
所以甲醇的反應(yīng)速率為v（CH₃OH）=

1.6mol/L

10min

=0.16 mol/（L?min），
故答案為：＞；1.64 mol?L^-1；0.16mol/L?min；1.86．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，題目難度中等，注意“始、轉(zhuǎn)、平”是解決有關(guān)化學(xué)平衡的“三段論”解題法，當(dāng)三組量一旦確定，可以解答有關(guān)平衡的平衡常數(shù)計算、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、平衡時成分的體積分?jǐn)?shù)等的關(guān)鍵．