Question

【題目】二甲醚是一種清潔能源，用水煤氣制取甲醚的原理如下：

I．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

II．2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)

（1）300℃和500℃時，反應I的平衡常數分別為K1、K2，且K1＞K2，則其正反應為_______反應（填“吸熱”或“放熱”）。

（2）在恒容密閉容器中發生反應I：

①下圖能正確反映體系中甲醇體積分數隨溫度變化情況的曲線是______________（填“a”或“b”）。

②下列說法能表明反應已達平衡狀態的是____（填標號）。

A．容器中氣體的壓強不再變化 B．混合氣體的密度不再變化

C．混合氣體的平均相對分子質量不再變化 D．v正(H2)=2v正(CH3OH)

（3）500K時，在2L密閉容器中充入4 mol CO和8 mol H2，4 min達到平衡，平衡時CO的轉化率為80%，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3) ，則：

① 0～4 min，反應I的v(H2)=______，反應I的平衡常數K=______。

② 反應II中CH3OH的轉化率α=_______。

（4）二甲醚燃料電池的工作原理如圖聽示，則X電極的電極反應式為_______。用該電池對鐵制品鍍銅，當鐵制品質量增加64 g時，理論上消耗二甲醚的質量為_______g（精確到0.01）。

Answer 1

【答案】 放熱 a AC 0.8mol/(L·min) 1.25(mol/L)-2 80% CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ 7.67

【解析】（1）升高溫度平衡常數減小，所以其正反應為放熱反應；（2）①正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向進行，甲醇的體積分數減小，因此下圖能正確反映體系中甲醇體積分數隨溫度變化情況的曲線是a。②A.正反應體積減小，容器中氣體的壓強不再變化能表明反應已達平衡狀態，A正確；B. 密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度不再變化不能說明，B錯誤；C．混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以混合氣體的平均相對分子質量不再變化可以說明，C正確；D．v正(H2)=2v正(CH3OH)均表示正反應方向，不能說明，D錯誤，答案選AC；（3）①4min達到平衡，平衡時CO的轉化率為80%，則消耗CO是3.2mol，因此消耗氫氣是6.4mol，濃度是3.2mol/L，所以0～4min，反應I的v(H2)＝3.2mol/L÷4min＝0.8mol/(L·min)。剩余CO是0.4mol/L，氫氣是0.8mol/L，最初生成甲醇是1.6mol/L，設分解的甲醇是xmol/L，則生成二甲醚是0.5xmol/L，所以有0.5x＝2×（1.6－x），解得x＝1.28，所以根據方程式可知反應I的平衡常數K＝＝1.25。②反應II中CH3OH的轉化率α＝1.28/1.6×100%＝80%。（4）質子向Y電極移動，所以Y電極是正極，則X電極是負極，通入的是二甲醚，電極反應式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。用該電池對鐵制品鍍銅，當鐵制品質量增加64g時析出銅是1mol，轉移2mol電子，則理論上消耗二甲醚的質量為7.67g。

（精確到0.01）。