甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等．工业上利用煤在高温下气化得到的水煤气合成甲醇、甲醚．请回答下列问题：
甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等．工业上利用煤在高温下气化得到的水煤气合成甲醇、甲醚．请回答下列问题：
（1）写出煤的气化（生成水煤气）的主要化学反应方程式
（2）一定温度下，若反应CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）在一密闭容器中进行，能判定该反应达平衡状态的是______（填序号）．
A．容器中气体的密度不变 B．v（CO）正=v（CO2）逆
C．混合气体中c（H2）=c（H2O） D．容器内的物质的量不变
（3）利用水煤气合成甲醚的三步反应为：
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
则由H2和CO生成CH3OCH3和CO2的热化学方程式为：______．
（4）CO和H2可用于合成甲醇（CH3OH），如图甲是CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图，则温度t1、t2、t3三者的高低关系是______，实际生产控制在t1℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是______．
（5）某温度下．2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）的平衡常数为400，此温度下，在2L密闭容器中加入3.28mol CH3OH，10分钟达平衡，则该时间内由甲醇生产甲醚的反应速率为v（CH3OCH3）=______．若此时再分别加入1mol CH3OH 和2mol的H2O（g），则此时”v正______v逆（填“＞”“=”“＜”）．
（6）有研究者在催化剂、5.0MPa条件下，由CO和H2直接制备甲醚，结果如图乙所示，CO的转化率随温度升高而降低的原因是______．
（1）写出煤的气化（生成水煤气）的主要化学反应方程式
C+H2O
CO+H2
| ||
C+H2O
CO+H2
．
| ||
（2）一定温度下，若反应CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）在一密闭容器中进行，能判定该反应达平衡状态的是______（填序号）．
A．容器中气体的密度不变 B．v（CO）正=v（CO2）逆
C．混合气体中c（H2）=c（H2O） D．容器内的物质的量不变
（3）利用水煤气合成甲醚的三步反应为：
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
则由H2和CO生成CH3OCH3和CO2的热化学方程式为：______．
（4）CO和H2可用于合成甲醇（CH3OH），如图甲是CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图，则温度t1、t2、t3三者的高低关系是______，实际生产控制在t1℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是______．
（5）某温度下．2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）的平衡常数为400，此温度下，在2L密闭容器中加入3.28mol CH3OH，10分钟达平衡，则该时间内由甲醇生产甲醚的反应速率为v（CH3OCH3）=______．若此时再分别加入1mol CH3OH 和2mol的H2O（g），则此时”v正______v逆（填“＞”“=”“＜”）．
（6）有研究者在催化剂、5.0MPa条件下，由CO和H2直接制备甲醚，结果如图乙所示，CO的转化率随温度升高而降低的原因是______．
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解题思路：（1）碳和水反应生成一氧化碳和氢气，根据质量守恒定律可以书写化学方程式；
（2）反应到达平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的浓度保持不变，以及由此衍生的一些量保持不变，据此分析；
（3）根据已知方程式，利用盖斯定律计算；
（4）CO和 H2合成甲醇（CH3OH）的反应为放热反应，根据温度对CO转化率的影响分析；根据压强对转化率及生产成本的影响分析；
（5）列三段式，根据K求出CH3OCH3的浓度变化，再求出反应速率；根据
与平衡常数K的关系分析；
（6）依据温度对化学平衡移动的影响分析．
（2）反应到达平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的浓度保持不变，以及由此衍生的一些量保持不变，据此分析；
（3）根据已知方程式，利用盖斯定律计算；
（4）CO和 H2合成甲醇（CH3OH）的反应为放热反应，根据温度对CO转化率的影响分析；根据压强对转化率及生产成本的影响分析；
（5）列三段式，根据K求出CH3OCH3的浓度变化，再求出反应速率；根据
| c(CH3OCH3)•c(H2O) |
| c2(CH3OH) |
（6）依据温度对化学平衡移动的影响分析．
（1）碳和水反应生成一氧化碳和氢气的化学方程式为：C+H2O
高温
.
CO+H2，故答案为：C+H2O
高温
.
CO+H2；
（2）A．容器的体积不变，气体的质量守恒，所以容器中气体的密度始终不变，因此不能根据密度不变来判断平衡状态，故A错误；
B．反应到达平衡状态时正逆反应速率相等，所以v（CO）正=v（CO2）逆，即是平衡状态，故B正确；
C．混合气体中c（H2）与c（H2O） 的关系，与初始量有关，所以不能说明达到平衡状态，故C错误；
D．该反应前后气体的总物质的量相等，所以容器内的物质的量不变，不能说明达到平衡状态，故D错误；
故答案为：B；
（3）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3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g），则△H=-90.8kJ/mol×2-23.5kJ/mol-41.3kJ/mol=-246.4kJ/mol，
故答案为：3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-246.4kJ•mol-1；
（4）CO和 H2合成甲醇（CH3OH）的反应为放热反应，升高温度平衡逆移，则CO转化率减小，即温度越高CO的转化率越小，由图可知，温度的关系为：
t1＜t2＜t3；此压强下转化率已经很大，再增大压强转化率改变很小，而且增大压强会提高生产成本；
故答案为：t1＜t2＜t3；此压强下转化率已经很大，再增大压强转化率改变很小，而且增大压强会提高生产成本；
（5）在2L密闭容器中加入3.28mol CH3OH，则开始时甲醇的浓度为1.64mol/L，设转化的甲醇的浓度为xmol/L，
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 [1/2]x [1/2]x
平衡浓度（mol•L-1）：1.64-x [1/2]x [1/2]x
已知此时平衡常数为400，则K=
1
2x×
1
2x
(1.64−x)2=400，解得x=1.6；则c（CH3OCH3）=0.8mol•L-1，所以v（CH3OCH3）=[0.8mol/L/10min]=0.08mol•L-1•min-1，
若此时再分别加入1mol CH3OH 和2mol的H2O（g），则c（CH3OH）=1.64mol•L-1-1.6mol•L-1+0.5mol•L-1=0.54mol•L-1，c（H2O）=0.8mol•L-1+1mol•L-1=1.8mol•L-1，c（CH3OCH3）=0.8mol•L-1，所以
c(CH3OCH3)•c(H2O)
c2(CH3OH)=
1.8×0.8
0.542=4.9＜K=400，说明未达到平衡状态，所以反应正向进行，即v正＞v逆
故答案为：0.08mol•L-1•min-1；＞；
（6）因为该反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，则CO的转化率
点评：
本题考点： 热化学方程式；化学平衡状态的判断；转化率随温度、压强的变化曲线．
考点点评： 本题考查了方程式的书写、化学平衡状态的判断、盖斯定律的应用、平衡移动原理的应用、反应速率及平衡常数的计算等，题目考查的知识点较多，题目综合性强，注意对相关原理的把握，题目难度中等．
1年前
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