Question

（2011?扬州三模）二甲醚与水蒸气重整制氢气作为燃料电池的氢源，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能毒害燃料电池Pt电极．请回答下列问题：
（1）CH₃OCH₃（g）与水蒸气重整制氢气的热化学方程式为

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）?6H₂（g）+2CO₂（g）△H=135kJ?mol^-1

．
（2）下列采取的措施和解释正确的是

ABD

．（填字母序号）
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．选择在低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，对制取氢气不利，且对减少CO的产生几乎无影响
（3）在温度相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒压，发生反应①，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	1mol CH3OCH3、1mol H2O	2mol CH3OH	1mol CH3OH
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	吸收a kJ	放出b kJ	放出c kJ
平衡时体积（L）	V1	V2	V3
反应物转化率	α 1	α 2	α 3

下列说法正确的是

ABC

．（填字母序号）
A．a+2c=37    B．α₁+α₂=1    C．V₁＞V₃   D．c₁=2c₃
（4）以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极也可直接构成燃料电池．该电池中负极上的电极反应式是

CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以合适的系数进行加减构造目标目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数，进行相应的加减，据此计算；
（2）A．对于反应③生成CO的过程是吸热反应，低温下有利于向逆反应进行，可减少CO的产生；
B．对于反应①，增加进水量，平衡向正反应移动，对于反应③增加进水量，有利于平衡向逆反应进行；
C．催化剂不能影响平衡影响；
D．体系压强升高，反应②平衡向逆反应移动，对制取氢气不利，反应③不受压强影响，对减少CO的产生影响不大；
（3）恒温恒压下，甲、乙、丙到达平衡为等效平衡，对应各组分的含量完全相同、浓度相同，其中甲、乙对应各组分的物质的量相等，容器的体积相同，乙、丙转化率相同，乙中物质的量为丙中对应各组分的2倍，据此结合选项计算判断；
（4）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极放电，碱性条件下生成碳酸根与水．

解答：解：（1）已知：①CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g）△H=+37kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）+H₂O（g）?3H₂（g）+CO₂（g）△H=+49kJ?mol^-1
根据盖斯定律，①+②×2得CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）?6H₂（g）+2 CO₂（g）△H=135 kJ?mol^-1 
故答案为：CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）?6H₂（g）+2 CO₂（g）△H=135 kJ?mol^-1；
（2）A．对于反应③生成CO的过程是吸热反应，低温下有利于向逆反应进行，可减少CO的产生，故A正确；
B．对于反应①，增加进水量，平衡向正反应移动，有利于二甲醚的转化，对于反应③增加进水量，有利于平衡向逆反应进行，并减少CO的产生，故B正确；
C．催化剂不能影响平衡影响，加入催化剂不能提高反应②CH₃OH的转化率，故C错误；
D．体系压强升高，反应②平衡向逆反应移动，对制取氢气不利，反应③不受压强影响，但平衡体系中氢气的浓度会影响反应③，对减少CO的产生影响不大，故D正确；
故选ABD．
（3）A．恒温恒压下，甲、丙为等效平衡，对应各组分的含量完全相同、浓度相同，令平衡时甲中甲醚为nmol，则丙中甲醚为0.5nmol，甲中吸收的热量为（1-n）×37kJ=akJ，丙中放出的热量为0.5n×37kJ=ckJ，整理得a+2c=37，故A正确；
B．恒温恒压下，甲、乙到达平衡为等效平衡，对应各组分的含量完全相同，对应各组分的物质的量相等，令甲醚的转化率为α₁，则平衡时甲醚的物质的量为（1-α₁）mol，乙中平衡时甲醚的物质的量为2α₂mol×

1

2

=α₂mol，故（1-α₁）=α₂，整理得α₁+α₂=1，故B正确； 
C．甲中混合气体的物质的量等于丙中混合气体的物质的量，恒温恒压下，体积之比等于物质的量之比，故V₁＞V₃，故C正确；
D．恒温恒压下，甲、乙、丙到达平衡为等效平衡，对应各组分的含量完全相同、浓度相同，c₁=c₃，故D错误；
故选ABC；
（4）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极放电，碱性条件下生成碳酸根与水，电极反应式为：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案为：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．

点评：考查热化学方程式的书写、反应热的计算、影响平衡的因素、化学平衡的有关计算等，难度较大，（3）中计算是本题的易错点、难点，注意根据等效平衡理解．