Question

二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟氯昂作制冷剂等，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：

（1）煤的气化过程中产生的有害气体H₂S用Na₂CO₃溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：________________。

（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

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

总反应：3H₂（g）+3CO（g）=CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=________________；

一定条件下的密闭容器中，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.分离出二甲醚

（3）下列可以说明反应③CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂(g)已经达到平衡状态的是________________（填字母代号）。

A.单位时间内一个H-H键断裂的同时有两个H-O键断裂

B.H₂O与CO₂的浓度相等

C.温度和体积一定时，容器内的压强保持不变

D.条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化

E.温度和体积一定时，CO的浓度保持不变

（4）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

若加入CH₃OH后，经过10min反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=___________。

Answer

Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS -246.4kJ·mol-1 C、E A、E 0.04mol·L-1

【解析】

（1）已知H2S与Na2CO3溶液反应生成两种酸式盐，则反应后生成NaHCO3和NaHS，该反应的化学方程式为Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS；

答案为：Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS；

（2）已知：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

由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g），则△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，应使平衡向正反应方向移动，可减少CO2的浓度或分离出二甲醚，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，转化率减小，催化剂不影响平衡移动，而增加CO的浓度，CO的转化率反而减小；

答案为：-246.4kJ·mol-1；C、E；

（3）反应③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2(g)是一个气体分子数不变的反应；

A. 单位时间内一个H-H键断裂的同时有两个H-O键断裂，则正逆反应速率相等，已达平衡，A正确；

B. H2O与CO2的浓度相等，不能代表一定处于平衡状态，因为物质的浓度取决于起始物质的量和转化量，B错误；

C. 温度和体积一定时，反应前后气体的分子数、体积和压强均不变，所以压强始终不会变化，所以压强保持不变不能说明达到了平衡状态，C错误；

D. 反应中气体分子数不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，故其不再变化不能说明达到了平衡状态，D错误；

E. 温度和体积一定时，CO的浓度保持不变，则符合平衡状态特征，E正确；

答案为：A、E；

（4）根据方程式计算平衡常数，然后利用三段式法解答，即

解得x=0.2，所以此时c（CH3OH）=0.04mol·L-1；

答案为：0.04mol·L-1。