Question

20．二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)的清潔、高效能源．
I、（1）合成二甲醚反應(yīng)一：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247KJ/mol
一定條件下該反應(yīng)在密閉容器中達(dá)到平衡后，既要加快反應(yīng)速率又要提高H₂的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是D．
A、低溫      B、加催化劑      C、體積不變充入N₂
D、增加CO濃度    E、分離出二甲醚
（2）保持其它條件不變，只改變下列條件能使H₂的體積分?jǐn)?shù)增大的是C．
A．使用高效催化劑   B．增大壓強(qiáng)
C．升高溫度    D．向容器中再充入1mol （CH₃OCH₃）和1molCO₂
（3）在一定溫度下，可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是ABD．
A．V_正（CO）﹕V_逆（CO₂）=3﹕1B．恒容密閉容器中總壓強(qiáng)不變
C．恒容密閉容器中混合氣體的密度不變D．密閉容器中氫氣的體積分?jǐn)?shù)不變
（4）合成二甲醚反應(yīng)二：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）．在不同溫度下，分別在1L密閉容器中加入不同物質(zhì)的量的CH₃OH，反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得各組分的濃度如表：‘

實(shí)驗(yàn)組	溫度/K	平衡濃度mol/L
		CH3OH	CH3OCH3	H2O
l	403	0.01	0.2	0.2
2	453	0.02	0.3	0.4

403K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為400
Ⅱ、二甲醚燃料電池的工作原理如圖一所示．

（1）該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=12H⁺+2CO₂．
（2）以上述電池為電源，通過(guò)導(dǎo)線與圖二電解池相連．X、Y為石墨，a為1L0.1mol/LKCl溶液，兩極共產(chǎn)生0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氣體時(shí)，溶液的pH為12．（忽略溶液的體積變化）
（3）室溫時(shí)，按上述（2）電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.2mol/L  醋酸得到圖三（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計(jì)）．
①若圖三的B點(diǎn)pH=7，則滴定終點(diǎn)在AB區(qū)間（填“AB”、“BC”或“CD”）．
②C點(diǎn)溶液中各離子濃度大小關(guān)系是c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）要加快反應(yīng)速率，應(yīng)升溫、加壓、增大濃度或加入催化劑；要提高H₂的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)分析移動(dòng)；
（2）該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的放熱反應(yīng)，要使H₂的體積分?jǐn)?shù)增大，應(yīng)使平衡逆向移動(dòng)；
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變，據(jù)此分析；
（4）據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算公式求算即可；
Ⅱ、（1）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子被還原，由氫離子移動(dòng)方向可知左側(cè)電極為負(fù)極，右側(cè)電極為正極；
（2）電解KCl溶液，生成KOH、氫氣和氧氣；
（3）醋酸為弱酸，恰好中和時(shí)溶液呈堿性，pH＞7，C點(diǎn)醋酸過(guò)量，溶液呈酸性．

解答 解：Ⅰ、（1）A、正反應(yīng)放熱，降低溫度可使平衡向正方向移動(dòng)，但反應(yīng)速率減慢，故A錯(cuò)誤；
B．加入催化劑平衡不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．體積不變充入N₂，平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．增加CO濃度，氫氣的轉(zhuǎn)化率升高，且反應(yīng)速率加快，故D正確；
E．分離出二甲醚，可使平衡向正方向移動(dòng)，但反應(yīng)速率減慢，故E錯(cuò)誤；
故答案為：D；
（2）A．催化劑不影響平衡移動(dòng)，使用高效催化劑只是達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，故A錯(cuò)誤；
B．若壓縮體積增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)減少，故B錯(cuò)誤；
C．升高溫度平衡逆向移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，故C正確；
D．向容器中再充入1mol （CH₃OCH₃）和1molCO₂，相當(dāng)于加壓，氫氣的體積分?jǐn)?shù)減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（3）A．V_正（CO）﹕V_逆（CO₂）=3﹕1，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．恒容密閉容器中總壓強(qiáng)不變，說(shuō)明各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．容器體積不變，氣體質(zhì)量不變，密度始終不變，所以恒容密閉容器中混合氣體的密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．密閉容器中氫氣的體積分?jǐn)?shù)不變，說(shuō)明各組分濃度不變，故D正確；
故答案為：ABD；
（4）平衡時(shí)K（403）=$\frac{0.2×0.2}{（0.01）^{2}}$=400，故答案為：400；
Ⅱ、（1）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子被還原，電極反應(yīng)為4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O，由氫離子移動(dòng)方向可知左側(cè)電極為負(fù)極，右側(cè)電極為正極，負(fù)極反應(yīng)為
CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=12H⁺+2CO₂，生成H⁺，pH減小，
故答案為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=12H⁺+2CO₂；
（2）電解KCl溶液，生成KOH、氫氣和氧氣，總反應(yīng)式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，兩極共產(chǎn)生0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氣體時(shí)，生成KOH0.01mol，室溫下pH為12，故答案為：12；
（3）①醋酸為弱酸，恰好中和時(shí)溶液呈堿性，pH＞7，應(yīng)為與AB之間，故答案為：AB；
②C點(diǎn)醋酸過(guò)量，溶液呈酸性，應(yīng)有c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的移動(dòng)，原電池與電解池以及離子濃度的大小比較，題目難度中等，注意把握電極方程式的書(shū)寫以及平衡常數(shù)的意義．