Question

（除零班外其它班做） 一碳化学是国际研究的热点，有研究者在催化剂和压强为5.0MPa的条件下由H₂和CO直接制备二甲醚，其反应为：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃-O-CH₃（g）+H₂O（g），有关图象如图：
（1）CO转化率随温度升高而降低的原因是

 

．
（2）在一定温度，容积不变的容器中进行该反应，则以下为达到平衡状态的标志是

 

（填编号）
a．V（CO）_正：V（H₂）_逆=2：1                      
b．CO的转化率不再增大
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变　      
d．混合气体的密度
e．每断裂4molH-H键的同时形成2molH-O键
（3）二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧利用的能量密度（5.93kW?h?kg^-1），若燃料电池电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应为

 

． 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以转移

 

个电子；该电池理论输出电压1.20V，能量密度E=

 

（要列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，已知：1kW?h=3.6×10⁵J；每mol电子所带的电量为96500C）．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）依据化学平衡移动原理分析；
（2）反应到达平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的浓度保持不变，以及由此衍生的一些量保持不变，据此分析；
（3）燃料电池中燃料在负极上失电子发生氧化反应，书写电极反应，计算电子转移；依据能量密度=电池输出电能/燃料质量列式计算．

解答： 解：（1）CO转化率随温度升高而降低，是因为反应是放热反应，升温平衡逆向进行，故答案为：反应放热，温度升高，平衡逆向移动；
（2）a．V（CO）_正：V（H₂）_逆=2：1，之比不等于计量数之比，故不选；
b．CO的转化率不再增大，说明正逆反应速率相等，故选；
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明正逆反应速率相等，故选；
d．混合气体的密度，从反应开始一直不变，故不选；
e．每断裂4molH-H键的同时形成2molH-O键，从反应开始一直不变，故不选；
故选bc；
（3）若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成二氧化碳，结合原子守恒和电荷守恒写出电极反应为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；
一个二甲醚分子经过电化学氧化失去12个电子，能量密度=电池输出电能/燃料质量，该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E=

1.2V× 1000g 46g/mol ×12×96500C/mol

1Kg 3.6×106J?kw-1?h-1

=8.39KW?h?kg^-1，
故答案为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；12；

1.2V× 1000g 46g/mol ×12×96500C/mol

1Kg 3.6×106J?kw-1?h-1

=8.39KW?h?kg^-1．

点评：本题考查了化学平衡状态的判断，化学平衡移动原理的分析判断，原电池原理分析和电极书写，题目难度中等．