Question

（12分）“生物質(zhì)"是指由植物或動物生命體衍生得到的物質(zhì)的總稱。“生物質(zhì)能”是人類解決能源危機(jī)的一種重要的能源�！吧�物質(zhì)”在一定條件下可氣化為CO、H₂等原料氣，進(jìn)而合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃),相關(guān)反應(yīng)為：

 

請根據(jù)圖示回答問題：

(1) 由H₂和CO合成二甲醚的熱化學(xué)方程式是                                      。                      

(2) 在T₁、T₂溫度下，向兩個(gè)容積相同的密閉容器中分別通入1molCO和2molH₂合成甲醇，則T₁、T₂溫度下對應(yīng)反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁_______K₂(選填“<”、“>”或“=”)。

(3) 在一定條件下，向一個(gè)容積可變的密閉容器中充入4molH₂、2molCO、1molCH₃OCH₃（g）和1molH₂0(g),經(jīng)一定時(shí)間反應(yīng)②達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)測得混合氣體密度是相同條件下起始時(shí)的1.6倍。反應(yīng)開始時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系為V(正)_______V(逆）（選填“ >”、“< ”或“=”)，平衡時(shí)=_________mol。

(4) 右圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。（a、b均為多孔性Pt電極）

b電極是_______極：（填“正”或“負(fù)”）

a電極上的電極反應(yīng)為___         ____。

 

Answer 1

【答案】

（12分）(1)  4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H＝－186.1 kJ/mol

(2) ﹥            (3) ﹥ ； 1.75（4）正   CH₃OCH₃ – 12e^- +3H₂O = 2CO₂ + 12H⁺

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖像可知，該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－162.6kJ/mol－23.5 kJ/mol＝－186.1 kJ/mol，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H＝－186.1 kJ/mol。

（2）根據(jù)圖像可知T₂曲線首先達(dá)到平衡狀態(tài)，說明T₂＞T₁。但溫度越高，甲醇的物質(zhì)的量越少，這說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以K₁＞K₂。

（3）根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)是體積減小的。由于氣體的質(zhì)量不變，所以如果平衡時(shí)混合氣體密度是相同條件下起始時(shí)的1.6倍，就說明反應(yīng)是向正反應(yīng)方向進(jìn)行的，因此反應(yīng)開始時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系為V(正) ＞V(逆）。     4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)

起始量（mol） 4      2              1      1

轉(zhuǎn)化量（mol） 4x     2x             x       x

平衡量（mol）4－4x  2－2x         1＋x    1＋x

則

解得x＝0.75mol

所以平衡時(shí)二甲醚的物質(zhì)的量是1.75mol

（4）氧氣得到電子，在正極通入，所以b電極是正極；a電極是負(fù)極，二甲醚失去電子，由于存在質(zhì)子交換膜，所以負(fù)極電極反應(yīng)式是CH₃OCH₃－12e^-＋3H₂O ＝2CO₂＋12H⁺。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)熱的計(jì)算、平衡常數(shù)的判斷、可逆反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算以及電極名稱的判斷和電極反應(yīng)式的書寫

點(diǎn)評：該題是高考中的常見題型，試題綜合性強(qiáng)，難度較大。試題注重基礎(chǔ)和能力的雙向考查，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。