Question

生物质资源是一种污染小的可再生能源．生物质的主要转化途径及主要产物如图．
（1）由生物质能获得的CO和H₂，可以合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及许多烃类物质．当两者1：1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是

cd

．
a．汽油    b．甲醇      c．甲醛     d．乙酸
（2）甲醇是一种重要的化工原料，工业上合成甲醇的反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol-1．
若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO、2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α 1	α 2	α 3

下列说法正确的是

ac

．
a．c₁=c₂      b.2Q₁=Q₃         c．K₁=K₃      d．α₂+α₃＜100%
（3）在一定温度和压强下，CO和H₂催化合成二甲醚的反应为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
①若一体积可变的密闭容器中充入3mol H₂、3mol CO、1mol CH₃OCH₃、1mol CO₂，经一定时间达到平衡，并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍．则：反应开始时：v_（正）＞v_（逆）的理由是：

反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积缩小，平衡正移

．
平衡时，n（CH₃OCH₃）=

1.75

mol．
②右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图．b电极是

正

极（填“正”或“负”）；a电极的反应式为

（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺

．

Answer 1

分析：（1）根据质量守恒定律和化合反应的定义和特点判断，主要是利用反应前后原子的种类不变，其数目必保持不变分析判断；
（2）A．根据是否形成等效平衡解题；
B．增大压强平衡向体积减小的方向移动；
C．平衡常数只与温度有关；
D．无法求出转化率；
（3）①反应前后气体总质量不变；用差量法解题，方程式中3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）减少了4mol；
②负极失电子，正极得电子；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

解答：解：（1）“绿色化学”能实现零排放，即反应物中的原子利用率达到100%，也就是说反应类型一般是化合反应，且反应后产物中的各原子数目比不变，CO和H₂在一定条件下按照不同的比例反应，可假定反应时的化学计量数之比为1：1，则只要各选项中的化学式能化为形式（CO）_n（H₂）_n，都是正确的，汽油是混合物，甲醇（CH₄O）可变为（CO）₁（H₂）₂，甲醛（CH₂O）可变为（CO）₁（H₂）₁，乙酸（C₂H₄O₂）可变为（CO）₂（H₂）₂，
故答案为：cd；
（2）A．1molCO、2molH₂与1mol CH₃OH的等效的，平衡时CH₃OH的浓度c₁=c₂，故A正确；
B．丙的反应物投入量是甲的二倍，容积相同，压强比甲大，平衡向右进行，放出的热量2Q₁＜Q₃，故B错误；
C．平衡常数只与温度有关，温度相同，平衡常数相同，故C正确；
D．无法求出转化率，故D错误，
故答案为：ac；
（3）①反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积缩小；平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍，则总物质的量变为原先的0.625倍，总物质的量=8×0.625=5mol，反应前后减少了3mol，设反应生成甲醚Xmol
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）减少了4mol，得
                      1                        4
                      x                        3

1

x

=

4

3

解得：x=0.75mol
平衡时，n（CH₃OCH₃）=1+0.75=1.75mol，
故答案为：反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积缩小，平衡正移； 1.75；
②氧气得电子，化合价降低，故b电极是正极；由图知在a电极二甲醚与水反应生成二氧化碳和氢离子，故a电极的反应式为（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案为：正；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

点评：本题考查等效平衡，化学平衡的计算，化学电源新型电池等，难度较大，注意化学平衡的计算是本题的难点，注意差量法的应用．