Question

能源是制約國家發展進程的因素之一。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為30%，則該溫度下反應的平衡常數為     ；

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的物質的量分數變化情況如圖所示，溫度和壓強的關系判斷正確的是          ；（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。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量放出電能的大小稱為該電池的比能量。關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體，分子式和摩爾質量相同，比能量相同

B．兩種燃料所含共價鍵數目相同，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，平衡常數=＝=1.33或 

②根據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的物質的量分數時隨著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的物質的量分數時隨著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反應本質是二甲醚的燃燒，原電池負極發生氧化反應，二甲醚在負極放電，堿性環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生還原反應，在堿性環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生失電子的氧化反應，在堿性環境下，即為：CH₃OCH₃－12e^－＋16OH^－= 2CO₃^2－＋11H₂O ；     

③由乙醇和二甲醚的分子結構可知，化學式都是C₂H₆O，組成元素及其原子個數完全相同，互為同分異構體，分子式和摩爾質量相同，乙醇和二甲醚的分子結構不同，無論是物理性質還是化學性質，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、原電池等內容。