Question

11．二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)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）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Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS．
（2）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)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(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?（g）+CO₂（g）的△H=-246.4kJ•mol^-1；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a、c、e（填字母代號(hào)）．
a．壓縮體積 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
（3）已知反應(yīng)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(yīng)到某時(shí)刻測(cè)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

①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：v正＞ v逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②溫度升高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）煤的氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成兩種酸式鹽為硫氫酸鈉和碳酸氫，原子守恒配平書(shū)寫(xiě)得到反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到，由蓋斯定律②+③+①×2得到所需熱化學(xué)方程式；反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率化學(xué)平衡正向進(jìn)行，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理和反應(yīng)特征分析判斷選項(xiàng)；
（3）①計(jì)算濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進(jìn)行．

解答 解：（1）煤的氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成兩種酸式鹽為硫氫酸鈉和碳酸氫，原子守恒配平書(shū)寫(xiě)得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS，
故答案：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS；
（2）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=-246.4 kJ•mol^-1，
一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行，
a．壓縮體積，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故a符合；          
b．加入催化劑，改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，轉(zhuǎn)化率不變，故b不符合；       
c．減少CO₂的濃度，減少生成物濃度平衡正向進(jìn)行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故c符合；
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不符合；     
e．分離出二甲醚（CH₃OCH₃），平衡正向進(jìn)行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故e符合；
故答案為：-246.4 kJ•mol^-1；a、c、e；
（3）①Q(mào)=$\frac{[C{H}_{3}OC{H}_{3}][{H}_{2}O]}{[C{H}_{3}OH]^{2}}$=$\frac{0.6×0.6}{0．{4}^{2}}$=2.25＜400，平衡正向進(jìn)行，v（正）＞v（逆），故答案為：＞；
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)K減小，故答案為：減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法和蓋斯定律的計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，注意平衡常數(shù)隨溫度變化，題目難度中等．