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(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)回答下列問題：
（1）煤的氣化的主要化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+H₂S═NaHCO₃+NaHS．
（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）；△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）?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(yīng)達(dá)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(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
（4）如圖表示在密閉容器中反應(yīng)：2SO_2（g）+O_2（g）?2SO_3（g）；△H＜0   達(dá)到平衡時(shí)，由于條件改變而引起反應(yīng)速度和化學(xué)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(qiáng)時(shí)，反應(yīng)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(yīng)，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(jì)算；要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡正向移動(dòng)；
（4）在a時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，即平衡逆向移動(dòng)，可為升高溫度，在b時(shí)刻，正反應(yīng)速率 不變，逆反應(yīng)速率減小，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即平衡正向移動(dòng)，因?yàn)榻档蜕�成物的濃度，增大壓�?qiáng)，平衡正向移動(dòng)．

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(yīng)的化學(xué)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(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、正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故a錯(cuò)誤；
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錯(cuò)誤；       
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(cuò)誤；     
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正確；
故答案為：-246.4kJ•mol^-1；c、e；
（4）根據(jù)圖二可知，在a時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，即平衡逆向移動(dòng)，因?yàn)榉磻?yīng)的△H＜0，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)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(shí)刻，正反應(yīng)速率 不變，逆反應(yīng)速率減小，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即平衡正向移動(dòng)，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)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(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都會(huì)增大，由于該反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)，所以平衡正向移動(dòng)，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響可畫出相關(guān)的圖為：，
故答案為：升溫；減小SO₃的濃度；．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)方程式的書寫方法和蓋斯定律的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素的相關(guān)知識(shí)，側(cè)重考查學(xué)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(duì)平衡移動(dòng)的影響，難度中等．