Question

（12分）“生物质"是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。“生物质能”是人类解决能源危机的一种重要的能源。“生物质”在一定条件下可气化为CO、H₂等原料气，进而合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃),相关反应为：
 
请根据图示回答问题：

(1) 由H₂和CO合成二甲醚的热化学方程式是                                      。                      
(2) 在T₁、T₂温度下，向两个容积相同的密闭容器中分别通入1molCO和2molH₂合成甲醇，则T₁、T₂温度下对应反应的平衡常数K₁_______K₂(选填“<”、“>”或“=”)。
(3) 在一定条件下，向一个容积可变的密闭容器中充入4molH₂、2molCO、1molCH₃OCH₃（g）和1molH₂0(g),经一定时间反应②达到平衡状态，此时测得混合气体密度是相同条件下起始时的1.6倍。反应开始时正、逆反应速率的大小关系为V(正)_______V(逆）（选填“ >”、“< ”或“=”)，平衡时=_________mol。
(4) 右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。（a、b均为多孔性Pt电极）

b电极是_______极：（填“正”或“负”）
a电极上的电极反应为___         ____。

Answer 1

（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⁺

试题分析：（1）根据图像可知，该反应的反应热△H＝－162.6kJ/mol－23.5 kJ/mol＝－186.1 kJ/mol，所以该反应的热化学方程式是4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H＝－186.1 kJ/mol。
（2）根据图像可知T₂曲线首先达到平衡状态，说明T₂＞T₁。但温度越高，甲醇的物质的量越少，这说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，所以K₁＞K₂。
（3）根据方程式可知，该反应是体积减小的。由于气体的质量不变，所以如果平衡时混合气体密度是相同条件下起始时的1.6倍，就说明反应是向正反应方向进行的，因此反应开始时正、逆反应速率的大小关系为V(正) ＞V(逆）。     4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)
起始量（mol） 4      2              1      1
转化量（mol） 4x     2x             x       x
平衡量（mol）4－4x  2－2x         1＋x    1＋x
则
解得x＝0.75mol
所以平衡时二甲醚的物质的量是1.75mol
（4）氧气得到电子，在正极通入，所以b电极是正极；a电极是负极，二甲醚失去电子，由于存在质子交换膜，所以负极电极反应式是CH₃OCH₃－12e^-＋3H₂O ＝2CO₂＋12H⁺。
点评：该题是高考中的常见题型，试题综合性强，难度较大。试题注重基础和能力的双向考查，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，也有助于培养学生的应试能力，提高学生的学习效率。