题目内容
（2013?无锡一模）天然气、煤炭气（CO、H2）的研究在世界上相当普遍．其中天然气和二氧化碳可合成二甲醚，二甲醚与水蒸气制氢气作为燃料电池的氢能源，比其他制氢技术更有优势．主要反应为：①CH3OCH3（g）+H2O（g）?2CH3OH（g）；△H=37kJ?mol-1
②CH3OH（g）+H2O（g）?3H2（g）+CO2（g）；△H=49kJ?mol-1
③CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）；△H=41.3kJ?mol-1
其中反应③是主要的副反应，产生的CO对燃料电池Pt电极有不利影响．
请回答下列问题：
（1）二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得，该反应的化学方程式为
3CH4+CO2-→2CH3OCH3
3CH4+CO2-→2CH3OCH3
．（2）CH3OCH3（g）与水蒸气制氢气的热化学方程式为
CH3OCH3（g）+3H2O（g）?6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJ?mol-1
CH3OCH3（g）+3H2O（g）?6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJ?mol-1
．（3）下列采取的措施和解释正确的是
ABD
ABD
（填字母）．A．反应过程在低温进行，可减少CO的产生
B．增加进水量，有利于二甲醚的转化，并减少CO的产生
C．选择在高温具有较高活性的催化剂，有助于提高反应②CH3OH的转化率
D．体系压强升高，虽然对制取氢气不利，但能减少CO的产生
（4）煤炭气在一定条件下可合成燃料电池的另一种重要原料甲醇，反应的化学方程式为CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H＜0．现将10mol CO与20mol H2置于密闭容器中，在催化剂作用下发生反应生成甲醇，CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．
①自反应开始到达平衡状态所需的时间tA
大于
大于
tB（填“大于”“小于”或“等于”）．②A、C两点的平衡常数KA
大于
大于
KC（填“大于”“小于”或“等于”）．（5）某工作温度为650℃的熔融盐燃料电池，是以镍合金为电极材料，负极通入煤炭气（CO、H2），正极通入空气与CO2的混合气体，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质．
请写出正极的电极反应式：
O2+4e-+2CO2═2CO32-
O2+4e-+2CO2═2CO32-
．分析：（1）依据原子守恒配平书写化学方程式；
（2）依据热化学方程式结合盖斯定律计算得到；
（3）A、①②③都是吸热反应，低温进行平衡逆向进行，一氧化碳量减少；
B、增加水量，①得到促进，③得到抑制；
C、催化剂改变化学反应速率，不能改变化学平衡；
D、压强增大，②平衡逆向进行，氢气量减小，同时③反应逆向进行减小一氧化碳的产生；
（4）①依据图象变化曲线分析，B点转化率大于A点，需要时间短；
②AC两点转化率相同，温度越高平衡逆向进行，平衡常数越小；
（5）依据原电池原理应用分析判断电极和电极反应；正极是氧气得到电子．
（2）依据热化学方程式结合盖斯定律计算得到；
（3）A、①②③都是吸热反应，低温进行平衡逆向进行，一氧化碳量减少；
B、增加水量，①得到促进，③得到抑制；
C、催化剂改变化学反应速率，不能改变化学平衡；
D、压强增大，②平衡逆向进行，氢气量减小，同时③反应逆向进行减小一氧化碳的产生；
（4）①依据图象变化曲线分析，B点转化率大于A点，需要时间短；
②AC两点转化率相同，温度越高平衡逆向进行，平衡常数越小；
（5）依据原电池原理应用分析判断电极和电极反应；正极是氧气得到电子．
解答：解：（1）二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得，反应的化学方程式为：3CH4+CO2-→2CH3OCH3，故答案为：3CH4+CO2-→2CH3OCH3；
（2）①CH3OCH3（g）+H2O（g）?2CH3OH（g）△H=37kJ?mol-1；
②CH3OH（g）+H2O（g）?3H2（g）+CO2（g）△H=49kJ?mol-1；
③CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=41.3kJ?mol-1；
依据盖斯定律①+②×2得到，CH3OCH3（g）与水蒸气制氢气的热化学方程式为：CH3OCH3（g）+3H2O（g）?6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJ?mol-1；
故答案为：CH3OCH3（g）+3H2O（g）?6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJ?mol-1；
（3）A．反应①②③是吸热反应，反应过程在低温进行，化学平衡逆向进行，一氧化碳减少，可减少CO的产生，故A正确；
B．增加进水量，对反应①起到促进作用，对③起到抑制作用，所以有利于二甲醚的转化，并减少CO的产生，故B正确；
C．选择在高温具有较高活性的催化剂，加快反应速率，但不能改变化学平衡，不能提高反应②CH3OH的转化率，故C错误；
D．体系压强升高，对反应②反应逆向进行，对制取氢气不利，二氧化碳和氢气量减小，对反应③逆向进行，能减少CO的产生，故D正确；
故答案为：ABD；
（4）反应开始至平衡，依据图象分析可知一氧化碳转化率在B点转化率大于A点的转化率，反应速率快，需要时间短，所以tA＞tB；AC点转化率相同，但C点温度高于A点，化学平衡是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，C点的平衡常数小于A点；即KA＞KC，故答案为：大于；大于；
（5）负极通入煤炭气（CO、H2），正极通入空气与CO2的混合气体，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质，正极反应的电极反应为：O2+4e-+2CO2═2CO32-，
故答案为：O2+4e-+2CO2═2CO32-．
（2）①CH3OCH3（g）+H2O（g）?2CH3OH（g）△H=37kJ?mol-1；
②CH3OH（g）+H2O（g）?3H2（g）+CO2（g）△H=49kJ?mol-1；
③CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=41.3kJ?mol-1；
依据盖斯定律①+②×2得到，CH3OCH3（g）与水蒸气制氢气的热化学方程式为：CH3OCH3（g）+3H2O（g）?6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJ?mol-1；
故答案为：CH3OCH3（g）+3H2O（g）?6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJ?mol-1；
（3）A．反应①②③是吸热反应，反应过程在低温进行，化学平衡逆向进行，一氧化碳减少，可减少CO的产生，故A正确；
B．增加进水量，对反应①起到促进作用，对③起到抑制作用，所以有利于二甲醚的转化，并减少CO的产生，故B正确；
C．选择在高温具有较高活性的催化剂，加快反应速率，但不能改变化学平衡，不能提高反应②CH3OH的转化率，故C错误；
D．体系压强升高，对反应②反应逆向进行，对制取氢气不利，二氧化碳和氢气量减小，对反应③逆向进行，能减少CO的产生，故D正确；
故答案为：ABD；
（4）反应开始至平衡，依据图象分析可知一氧化碳转化率在B点转化率大于A点的转化率，反应速率快，需要时间短，所以tA＞tB；AC点转化率相同，但C点温度高于A点，化学平衡是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，C点的平衡常数小于A点；即KA＞KC，故答案为：大于；大于；
（5）负极通入煤炭气（CO、H2），正极通入空气与CO2的混合气体，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质，正极反应的电极反应为：O2+4e-+2CO2═2CO32-，
故答案为：O2+4e-+2CO2═2CO32-．
点评：本题考查了盖斯定律和热化学方程式的计算应用，化学平衡的影响因素和化学平衡移动原理的分析判断，原电池电极反应的是些方法，图象分析，平衡常数的大小判断是解题关键，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
