题目

（14分）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题：⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________。⑵ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：① 2H2(g)+ CO(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.8 kJ·mol－1 K1② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol－1 K2③ CO(g) + H2O(g)CO2(g)+ H2(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol－1 K3总反应：3H2(g) +3CO(g)CH3OCH3(g) +CO2 (g)的ΔH＝ _____ , K=     （用包含K1、 K2、 K3的式子表示）.一定条件下的等容密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是                         （填字母代号）。a．高温高压                b．加入催化剂        c减少CO2的浓度d．增加CO的浓度           e．增加H2的浓度      f．充入He（3）已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下： 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O 浓度/（mol·L－1） 0.44 0.6 0.6 ① 比较此时正、逆反应速率的大小：v（正） ______ v（逆） （填“>”、“<”或“＝”)。② 若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝ _________，该时间内反应速率v(CH3OH) ＝ __________。  答案：(1) C+H2OCO+H2  (2)-246.4kJ· mol -1；K12·K2· K3 ；c、e(3)   ①＞  ②0.04 mol·L-1 ；0.16 mol·L-1·min-1（每格2分）解析:（1）煤气化主要是在高温下煤和水蒸气反应合成水煤气，所以方程式为 C+H2OCO+H2。（2）考查盖斯定律的应用和平衡常数的计算。①×2＋②＋③即得到3H2(g)+ 3CO(g)CH3OCH3(g) +CO2 (g)，所以ΔH等于－（90.8×2＋23.5＋41.3）kJ·mol－1 ＝－246.4kJ·mol -1。根据①×2＋②＋③可计算平衡常数为K＝K12·K2· K3。因为反应是体积减小的、放热的可逆反应，高温向逆反应方向移动，催化剂不能改变平衡状态，降低生成物浓度平衡向正反应方向移动，增加CO的浓度平衡向正反应方向移动，但后降低自身的转化率，增大氢气浓度可以提高CO的转化率，保持体积不变，充入稀有气体，平衡不移动，因此答案是ce。（3）根据数据可计算出，小于平衡常数，因而正反应速率大逆反应速率。因为最初加入的甲醇是1.64mol·L－1，所以根据反应式可进行计算。2CH3OH(g)  CH3OCH3(g) + H2O(g)起始浓度（mol·L－1）      1.64               0         0转化浓度（mol·L－1）       x                0.5x       0.5x平衡浓度（mol·L－1）    1.64－x              0.5x      0.5x所以解得x＝1.6。所以平衡时c(CH3OH)等于0.04mol·L－1。反应速率v(CH3OH) 等于0.16mol·L-1·min-1。 

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