Question

生物質(zhì)資源是一種污染小的可再生能源，可由其制得多種化工原料，如甲醛、甲醇和二甲醚等．
（1）甲醛溶液可用于浸制生物標(biāo)本，這主要是利用了甲醛的何種化學(xué)性質(zhì)

 

．
（2）由生物質(zhì)能獲得的CO和H₂，可以合成多種有機(jī)物．當(dāng)CO和H₂以物質(zhì)的量1：1催化反應(yīng)，其原子利用率達(dá)100%，合成的物質(zhì)可能是

 

．
a．汽油    b．甲醇    c．甲醛    d．乙酸
（3）工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
若在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

1．容器	2．甲	3．乙	4．丙
5．反應(yīng)物投入量	6.1molCO、2molH2	7．l molCH3OH	8.2molCO、4molH2
9．CH30H昀濃度（mol/L）	10．cl	11．c2	12．c3
13．反應(yīng)的能量變化	14．放出Q1kJ	15．吸收Q2kJ	16．放出Q3kJ
17．平衡常數(shù)	18．Kl	19．K2	20．K3
21．反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	22．a(chǎn)l	23．a(chǎn)2	24．a(chǎn)3

下列說法正確的是

 

．
A．cl=c2    B.2Q1=Q3  C．KI=K3    D．a(chǎn)2+a3＜100%
（4）一定溫度和壓強(qiáng)下，CO和H₂催化合成二甲醚的反應(yīng)為：
3H₂ （g）+3CO （g）      CH₃OCH₃ （g）+CO₂（g）
若一體積可變的密閉容器中充入3mol H₂、3molCO、l mol CH₃OCH₃、l mol CO₂，經(jīng)一定時(shí)間達(dá)到平衡，并測(cè)得平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍．平衡時(shí)
n（CH₃OCH₃）=

 

mol．反應(yīng)開始時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。簐（正）

 

v（逆）（填‘‘＞’’、“＜”或“=”），理由是

 

．

（5）如圖1為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．b電極是

 

極，a電極的反應(yīng)式為

 

．
（6）利用生物質(zhì)資源過程中會(huì)產(chǎn)生SO₂，可利用如圖2所示裝置，用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變，則通入SO₂和水的質(zhì)量比為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)甲醛能夠使蛋白質(zhì)變性進(jìn)行判斷；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和化合反應(yīng)的定義和特點(diǎn)判斷，主要是利用反應(yīng)前后原子的種類不變，其數(shù)目必保持不變分析判斷；
（3）A．根據(jù)甲和乙屬于等效平衡進(jìn)行分析；
B．增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)；
C．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)相同；
D．丙的物質(zhì)的量大于甲，丙中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大于甲；
（4）反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，密度增大，說明平衡向著正向移動(dòng)；設(shè)出生成甲醚的物質(zhì)的量為x，根據(jù)差量法計(jì)算出生成甲醚的物質(zhì)的量，再計(jì)算出反應(yīng)后甲醚的總物質(zhì)的量；
（5）根據(jù)原電池工作原理分析：負(fù)極失電子，正極得電子；根據(jù)電極及原電池原料寫出電極反應(yīng)；
（6）根據(jù)SO₂、O₂和水形成硫酸溶液的濃度為50%，求出SO₂和水的質(zhì)量比．

解答：解：（1）甲醛能夠使蛋白質(zhì)變性，所以甲醛溶液可用于浸制生物標(biāo)本，
故答案為：使蛋白質(zhì)變性；
（2）“綠色化學(xué)”能實(shí)現(xiàn)零排放，即反應(yīng)物中的原子利用率達(dá)到100%，也就是說反應(yīng)類型一般是化合反應(yīng)，且反應(yīng)后產(chǎn)物中的各原子數(shù)目比不變，CO和H₂在一定條件下按照不同的比例反應(yīng)，可假定反應(yīng)時(shí)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1：1，則只要各選項(xiàng)中的化學(xué)式能化為形式（CO）_n（H₂）_n，都是正確的；汽油是混合物，甲醇（CH₄O）可變?yōu)椋–O）₁（H₂）₂，甲醛（CH₂O）可變?yōu)椋–O）₁（H₂）₁，乙酸（C₂H₄O₂）可變?yōu)椋–O）₂（H₂）₂，所以cd正確，
故選cd；
（3）A．1molCO、2molH₂與1mol CH₃OH的等效的，平衡時(shí)CH₃OH的濃度c₁=c₂，故A正確；
B．丙的反應(yīng)物投入量是甲的二倍，容積相同，壓強(qiáng)比甲大，平衡向右進(jìn)行，放出的熱量2Q₁＜Q₃，故B錯(cuò)誤；
C．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度相同，平衡常數(shù)相同，故C正確；
D．根據(jù)分析可知，a₁+a₂=100%，由于丙中物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大于甲的，即a₃＞a₁，a₃+a₂＞100%，故D錯(cuò)誤，
故選ac；
（4）反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫、同壓下，達(dá)到平衡時(shí)，氣體密度增大，即氣體體積縮小，反應(yīng)向著正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍，則總物質(zhì)的量變?yōu)樵�先�?span id="ezsbcsq" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

1

1.6

，總物質(zhì)的量為8×

1

1.6

=5mol，反應(yīng)前后減少：（3+3+1+1-5）mol=3mol，設(shè)反應(yīng)生成甲醚xmol
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△n（減少）
                    1                        4
                    x                       3mol
 則：4x=3×1
解得：x=0.75，
平衡時(shí)甲醚的物質(zhì)的量為：n（CH₃OCH₃）=1mol+0.75mol=1.75mol，
故答案為：1.75；＞；反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫、同壓下，達(dá)到平衡時(shí)，氣體密度增大，即氣體體積縮小，平衡正移；
（5）根據(jù)圖1可知，氧氣得電子，化合價(jià)降低，則b電極是正極；在a電極二甲醚與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，所以a電極的反應(yīng)式為：（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：正；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；
（6）設(shè)：SO₂和水的質(zhì)量分別為a、b
SO₂ +H₂O?H₂SO₃
64   18   82
a   

18a

64

  

82a

64

2H₂SO₃ +O₂═^₂2H₂SO₄
 164        196
 

82a

64

       

98a

64

    
則：硫酸溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為

98a 64

98a 64 +b- 18a 64

×100%=50%，
整理可得 a：b=16：29，
故答案為：16：29．

點(diǎn)評(píng)：本題考查等效平衡，化學(xué)平衡的計(jì)算，化學(xué)電源新型電池等，難度較大，注意化學(xué)平衡的計(jì)算是本題的難點(diǎn)，注意差量法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用．