Question

能源是制約國家發(fā)展進程的因素之一。甲醇、二甲醚等被稱為2 1世紀的綠色能源，工業(yè)上利用天然氣為主要原料與二氧化碳、水蒸氣在一定條件下制備合成氣（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚。

（1）工業(yè)上，可以分離合成氣中的氫氣，用于合成氨，常用醋酸二氨合亞銅

[Cu（NH₃）₂Ac]溶液（Ac=CH₃COO^－）（來吸收合成氣中的一氧化碳，其反虛原理為：

[Cu（NH₃）₂Ac]（aq）+CO+NH₃[Cu（NH₃）₃]Ac•CO（aq）（△H＜0）

常壓下，將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu（NH₃）₂]AC溶液的措施是          ；

（2）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應a：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）  △H＝－49.0kJ/mol

反應b：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H<0

①對于反應a，某溫度下，將4.0 mol CO₂（g）和12.0 mol H₂（g）充入容積為2L的密閉容器中，反應到達平衡時，測得甲醇蒸氣的體積分數(shù)為30%，則該溫度下反應的平衡常數(shù)為     ；

②對于反應b，某溫度下，將1.0mol CO（g）和2．0 mol H₂（曲充入固定容積的密閉容器中，反應到達平衡時，改變溫度和壓強，平衡體系中CH₃OH的物質(zhì)的量分數(shù)變化情況如圖所示，溫度和壓強的關(guān)系判斷正確的是          ；（填字母代號）

A．p₃>p₂，T₃>T₂

B．p₂>p₄，T₄>T₂

C．p₁>p₃，T₁>T₃

D．p₁>p₄，T₂>T₃

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作為燃料電池的原料，化學反應原理為：

CO（g）+4H₂（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）   △H<0

①在恒容密閉容器里按體積比為1:4充入一氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態(tài)。當改變反應的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是        ；

A．逆反應速率先增大后減小

B．正反應速率先增大后減小

C．反應物的體積百分含量減小

D．化學平衡常數(shù)K值增大

②寫出二甲醚堿性燃料電池的負極電極反應式          ；

③己知參與電極反應的電極材料單位質(zhì)量放出電能的大小稱為該電池的比能量。關(guān)于二甲醚堿性燃料電池與乙醇堿性燃料電池，下列說法正確的是          （填字母）

A．兩種燃料互為同分異構(gòu)體，分子式和摩爾質(zhì)量相同，比能量相同

B．兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同，斷鍵時所需能量相同，比能量相同

C．兩種燃料所含共價鍵類型不同，斷鍵時所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63 kJ，請寫出表示二甲醚燃燒熱的熱化學方程式                     。

 

Answer 1

【答案】

（1）加熱（2分）

（2）①1.33或 （2分，若書寫單位且正確得2分，單位錯誤不得分） ②C、D（2分）

②C、D（2分）

（3）①B、D （2分） 

②CH₃OCH₃－12e^－＋16OH^－= 2CO₃^2－＋11H₂O （2分）       ③C（2分）

（4）CH₃OCH₃(g)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋3H₂O(l)  ΔH=－1454.98 kJ/mol（2分）

【解析】

試題分析：（1）將吸收一氧化碳的溶液處理重新獲得[Cu（NH₃）₂]AC溶液只要使平衡向逆反應方向移動即可，逆反應方向為氣體體積增大的吸熱反應，所以在高溫低壓下使平衡逆移。

（2）①根據(jù)反應方程式計算，

         CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）

起始：4.0 mol    12.0 mol             0               0  

轉(zhuǎn)化：xmol      3xmol             xmol         xmol 

平衡：4－xmol  12－xmol        xmol          xmol 

＝30%   x=3mol  

             CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）

平衡濃度：0.5mol/L  1.5mol/L      1.5mol/L     1.5mol/L

t₁時達到達到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)=＝=1.33或 

②根據(jù)化學平衡移動的影響因素：溫度、壓強來分析：升高溫度，化學平衡向著吸熱方向進行，升高壓強，化學平衡向著氣體體積減小的方向進行。 CH₃OH的物質(zhì)的量分數(shù)時隨著p₁、p₂、p₃、p₄逐漸降低，說明向著逆向移動，逆向是氣體體積增大的方向，所以p₁、p₂、p₃、p₄壓強逐漸升高， B錯，CH₃OH的物質(zhì)的量分數(shù)時隨著T₁、T₂、T₃、T₄逐漸升高，說明正向移動，正向是放熱反應，說明T₁、T₂、T₃、T₄ 溫度逐漸降低。A錯。所以選C、D。

（3）①A．逆反應速率先增大后減小，說明一定逆向移動。

B．正反應速率先增大后減小，說明一定正向移動

C．反應物的體積百分含量減小，不一定正向移動

D．化學平衡常數(shù)K值增大，因為這個反應征方向是放熱反應，說明一定正向移動

所以選B、D  

②反應本質(zhì)是二甲醚的燃燒，原電池負極發(fā)生氧化反應，二甲醚在負極放電，堿性環(huán)境中生成碳酸鉀與氫水．正極反應還原反應，氧氣在正極放電生成氫氧根離子；正極反應為氧氣得到電子發(fā)生還原反應，在堿性環(huán)境中生成氫氧根離子，正極反應為3O₂+12e^－+6H₂O=12OH^－；負極上是燃料甲醚發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下，即為：CH₃OCH₃－12e^－＋16OH^－= 2CO₃^2－＋11H₂O ；     

③由乙醇和二甲醚的分子結(jié)構(gòu)可知，化學式都是C₂H₆O，組成元素及其原子個數(shù)完全相同，互為同分異構(gòu)體，分子式和摩爾質(zhì)量相同，乙醇和二甲醚的分子結(jié)構(gòu)不同，無論是物理性質(zhì)還是化學性質(zhì)，還是共價鍵類型，斷鍵時所需能量不可能完全相同，所以比能量肯定不同。所以選C（2分）

（4）l g二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63 kJ，l mol（46g）二甲醚氣體完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量為31.63×46= 1454.98 kJ，所以二甲醚燃燒熱的熱化學方程式CH₃OCH₃(g)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋3H₂O(l)  ΔH=－1454.98 kJ/mol。

考點：考查涉及化學平衡移動、熱化學方程式、平衡常數(shù)、原電池等內(nèi)容。