Question

能源是制約國(guó)家發(fā)展進(jìn)程的因素之一。甲醇、二甲醚等被稱為2 1世紀(jì)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(yīng)合成甲醇：

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

反應(yīng)b：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H<0

①對(duì)于反應(yīng)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(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得甲醇蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為30%，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為     ；

②對(duì)于反應(yīng)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(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，改變溫度和壓強(qiáng)，平衡體系中CH₃OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示，溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是          ；（填字母代號(hào)）

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(xué)反應(yīng)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(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后，下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是        ；

A．逆反應(yīng)速率先增大后減小

B．正反應(yīng)速率先增大后減小

C．反應(yīng)物的體積百分含量減小

D．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大

②寫出二甲醚堿性燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式          ；

③己知參與電極反應(yīng)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?jí)A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(jià)鍵數(shù)目相同，斷鍵時(shí)所需能量相同，比能量相同

C．兩種燃料所含共價(jià)鍵類型不同，斷鍵時(shí)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(qǐng)寫出表示二甲醚燃燒熱的熱化學(xué)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(cuò)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(yīng)方向移動(dòng)即可，逆反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積增大的吸熱反應(yīng)，所以在高溫低壓下使平衡逆移。

（2）①根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)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(shí)達(dá)到達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)=＝=1.33或 

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

（3）①A．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明一定逆向移動(dòng)。

B．正反應(yīng)速率先增大后減小，說明一定正向移動(dòng)

C．反應(yīng)物的體積百分含量減小，不一定正向移動(dòng)

D．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)征方向是放熱反應(yīng)，說明一定正向移動(dòng)

所以選B、D  

②反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，二甲醚在負(fù)極放電，堿性環(huán)境中生成碳酸鉀與氫水．正極反應(yīng)還原反應(yīng)，氧氣在正極放電生成氫氧根離子；正極反應(yīng)為氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境中生成氫氧根離子，正極反應(yīng)為3O₂+12e^－+6H₂O=12OH^－；負(fù)極上是燃料甲醚發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，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(xué)式都是C₂H₆O，組成元素及其原子個(gè)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(xué)性質(zhì)，還是共價(jià)鍵類型，斷鍵時(shí)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(xué)方程式CH₃OCH₃(g)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋3H₂O(l)  ΔH=－1454.98 kJ/mol。

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