[题目]二甲醚不仅是重要的化工原料.而且还是性能优良的能源和车用燃料.现代工业上可通过煤化工的产物CO和H2来合成二甲醚.其主要反应为:(ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H= -90.1kJ·mol-1(ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H= -24.5kJ·mol-1(1)写出CO和H2来直接合成� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】二甲醚不仅是重要的化工原料，而且还是性能优良的能源和车用燃料。现代工业上可通过煤化工的产物CO和H2来合成二甲醚，其主要反应为：

（ⅰ）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H= －90.1kJ·mol－1

（ⅱ）2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H= －24.5kJ·mol－1

（1）写出CO和H2来直接合成二甲醚的热化学方程式________。

（2）温度T时，在容积为2.00L的某密闭容器中进行上述反应（ⅰ），反应过程中相关数据如图1所示。

①下列说法能表明反应已达到平衡状态的是______。

a.容器中气体的压强不再变化 b.混合气体的密度不再变化

c.混合气体的平均相对分子质量不再变化 d.2υ正(H2)=υ逆(CH3OH)

②该化学反应0~10min的平均速率υ(H2)=_____。

③其他条件不变时，15mim时再向容器中加入等物质的量的CO和H2，则H2的转化率____（填增大、不变或减小）。

④对应气相反应，常用某组分（B）的平衡压强（pB）代替某物质的量浓度（cB）表示平衡常数（以Kp表示），其中，pB=p总×B的体积分数；若在T时平衡气体总压强为p总，则该反应Kp=_____。

⑤图2表示氢气转化率随温度变化的趋势，请解释T0后氢气转化率的变化原因__________。

（3）二甲醚燃料电池的工作原理如图所示，则X电极的电极反应式为__________。用该电池对铁制品镀铜，当铁制品质量增加12.8g时，理论上消耗二甲醚的质量为_________g。（精确到0.01）

【答案】2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ/mol ac 0.06mol/(Lmin) 增大该反应是放热反应，T0后温度升高，平衡逆向移动，氢气的转化率减小 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ 1.53

【解析】

根据盖斯定律，对热化学方程式进行加减可得目标热化学方程式；根据“逆向相等、变量不变”，进行化学平衡状态的判定；利用化学反应速率的定义式进行化学反应速率的求算；根据Kp的含义计算Kp；根据离子移动方向确定原电池的正负极，结合电子守恒计算。

(1)根据盖斯定律，将i式乘以2与ii式直接相加，得出直接合成二甲醚的热化学方程式：2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-204.7kJ/mol；

(2)①恒容恒温条件下，反应物与生成物均为气体，且反应前后气体分子数不同，此时压强是一个变量，当压强不变时，反应达到平衡，a项正确；容器体积始终不变，气体总质量不变，则混合气体的密度始终不变，密度不再变化不能作为反应平衡的判断依据，b项错误；平均相对分子质量不再变化，说明容器中分子总数不再变化，反应达到平衡状态，c项正确；2υ正(H2)=υ逆(CH3OH)时反应没有达到平衡状态，d项错误；所以答案选择ac；

②由图可知，从0min~10min之间氢气的物质的量减少了1.2mol，容器为2L，则H2表示的平均反应速率为1.2mol÷2L÷10min=0.06mol/(Lmin)；

③加入等物质的量的一氧化碳与氢气，比例与最初投料比例相同，相当于容器压强增大，平衡向正反应方向移动，则转化率增大；

④先据图看出所得平衡体系中CO、H2、CH3OH的物质的量分别为：1.4mol、0.8mol、0.6mol，它们的物质的量分数依次为0.5、、，依据分压的定义求得对应的分压依次为：0.5P总、 P总、P总，代入Kp的定义式可得Kp=；

⑤该反应是放热反应，T0后温度升高，平衡逆向移动，氢气的转化率减小；

（3）从氢离子的移动方向上，可以判断出X 极为原电池的负极，其电极反应式为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+；用该电池对铁镀铜，铁制品增加 12.8g，则生成铜0.2mol，转移电子数为0.4mol，根据CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+可算出二甲醚的物质的量为mol，其质量为1.53g。