Question

17．二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，它清洁、高效，具有优良的环保性能．也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用．请填写下列空白：
（1）二甲醚的核磁共振H谱图中有1个吸收峰，官能团名称是醚键．
（2）二甲醚、空气、氢氧化钾溶液、多孔石墨电极可构成燃料电池．该电池中负极的电极反应式是：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O，则正极的电极反应式是6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-．
（3）已知反应2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某温度下的平衡常数为225．此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol•L-1）	0.44	0.60	0.60

①比较此时正、逆反应速率的大小：v（正）＞ v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），因为该时刻的浓度商Q_C＜平衡常数225（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若开始只加入CH₃OH，经10min后反应达到平衡，平衡时CH₃OH转化率α （CH₃OH） （计算结果用百分数表示，保留小数后一位）．

Answer 1

分析 （1）二甲醚中只有1种H原子，含有官能团为醚键；
（2）正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子；
（3）①计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v（正）、v（逆）相对大小；
②若开始只加入CH₃OH，经10min后反应达到平衡，假设开始加入的甲醇为1mol，设转化的甲醇为xmol，表示出平衡时各组分物质的量，反应前后气体物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，根据平衡常数列方程计算解答．

解答 解：（1）二甲醚中只有1种H原子，核磁共振氢谱图中有1个吸收峰，含有官能团为醚键，
故答案为：1；醚键；
（2）正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子，正极电极反应式为：6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-，
故答案为：6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-；
（3）①浓度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.86＜K=225，反应向正反应进行，故v（正）＞v（逆），
故答案为：＞；＜；
②若开始只加入CH₃OH，经10min后反应达到平衡，假设开始加入的甲醇为1mol，设转化的甲醇为xmol，则：
          2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1            0        0 
变化量（mol）：x            0.5x     0.5x
平衡量（mol）：1-x          0.5x     0.5x
反应前后气体物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则$\frac{0.5x×0.5x}{（1-x）^{2}}$=225，解得x=$\frac{30}{31}$，故甲醇的转化率为$\frac{\frac{30}{31}mol}{1mol}$×100%=96.8%，
答：平衡时CH₃OH转化率α （CH₃OH）=96.8%．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数应用、原电池等，注意理解掌握平衡常数的应用，难度中等．