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(duì)臭氧層無(wú)破壞作用．工業(yè)上利用煤的汽化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）煤的汽化的主要化學(xué)方程式為

 

．
（2）利用水煤氣合成二甲醚的總反應(yīng)式可表示為3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
△H＜0．一定條件下得密閉容器中，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

 

（填字母代號(hào)）．
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
（3）已知反應(yīng)2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），某溫度下得平衡常數(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）	0.44	0.6	0.6

①通過(guò)計(jì)算比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。�
②若加入CH₃OH后，經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，試計(jì)算此時(shí)CH₃OH的物質(zhì)的量濃度和該時(shí)間內(nèi)CH₃OH的化學(xué)反應(yīng)速率？

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：（1）煤的氣化是利用煤與水蒸氣高溫條件小反應(yīng)，生成CO和H₂的過(guò)程；
（2）根據(jù)酸式鹽NaHS和NaHCO₃為書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）利用蓋斯定律計(jì)算；
（4）根據(jù)方程式計(jì)算平衡常數(shù)，然后利用三段式法解答．

解答： 解：（1）煤的氣化是利用煤與水蒸氣高溫條件小反應(yīng)，生成CO和H₂的過(guò)程：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，
故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂；
（2）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(dòng)，可減少CO₂的濃度或分離出二甲醚，由于反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，催化劑不影響平衡移動(dòng)，而增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率反而減小，
故答案為：C、E；
（3）①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(CH3OCH3c(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，
答：正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；
②2CH₃OH（g）≒CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
某時(shí)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(shí)c（CH₃OH）=0.44mol/L-0.2mol/L×2=0.04mol/L，
起始時(shí)在密閉容器中加入CH₃OH，
則起始時(shí)甲醇的濃度為0.44moL/L+0.6mol/L×2=1.64mol/L，平衡時(shí)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），
答：此時(shí)CH₃OH的物質(zhì)的量濃度為0.04mol/L，該時(shí)間內(nèi)CH₃OH的化學(xué)反應(yīng)速率為0.16 mol/（L?min）．

點(diǎn)評(píng)：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(jì)算、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、平衡時(shí)成分的體積分?jǐn)?shù)等的關(guān)鍵．