题目内容
【题目】（1）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚，反应的热化学方程式为：2CO2(g)＋6H2(g) 
CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－130.8 kJ/mol。请回答：
①一定条件下，上述反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是________（填序号）。
a．逆反应速率先增大后减小
b．H2的转化率增大
c．反应物的体积百分含量减小
d．容器中的n(CO2)/n(H2)值变小
②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图所示。T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)＝________；KA、KB、KC三者的大小关系是_____________。
③上述合成二甲醚的过程中，提高CO2的转化率可采取的措施有_______________ (任写两种)。
（2）用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液。若常温下，NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝2×10-5，H2CO3的电离平衡常数K1＝4×10-7，K2＝4×10-11，在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)________c(HCO3-)（填“＞”、“＜”或“＝”），试计算常温下反应NH4+＋HCO3-＋H2O
NH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝___________；NH4HCO3溶液中物料守恒表达式为_________。
（3）绿色“二甲醚燃料电池”在酸性溶液中负极的电极反应式为_________________。
【答案】b 0.18 mol·L－1·min－1 KA＝KC＞KB 增大投料比、增大压强、降低温度等(任选两种) ＞ 1.25×10-3 c(NH4+)＋c(NH3·H2O)＝c(CO32-)＋c(HCO3-)＋c(H2CO3) CH3OCH3－12e－＋3H2O = 2CO2↑＋12H＋
【解析】
(1)①平衡向正反应方向移动，改变条件后，应该存在正反应速率大于逆反应速率，据此进行判断；②T1温度下，将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中，由图象可知，5min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%，计算出生成CH3OCH3的量，根据平均反应速率v(CH3OCH3)=
计算；根据平衡常数仅与温度有关比较KA、KB、KC三者之间的大小关系；③反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)为放热反应、气体体积减小，结合影响平衡移动的方法分析解答；
(2)根据NH3H2O和H2CO3的电离平衡常数，结合越弱越水解分析判断；反应NH4++HCO3-+H2O=NH3H2O+H2CO3 的平衡常数K=
，结合水的离子积常数分析解答；根据碳氮个数相等，写出物料守恒关系式；
(3)电解质溶液呈酸性，负极上二甲醚失去电子生成二氧化碳，据此书写电极反应式。
(1)a．逆反应速率先增大后减小，说明平衡向逆反应方向移动，故a不选；b．H2的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，故b选；c．反应物的体积百分含量减小可能是平衡向逆反应方向移动，如减小二氧化碳的量，CO2的体积百分含量减小，平衡向逆反应方向移动，故c不选；d．容器中n(CO2)/n(H2)的值减小，可能为减小CO2的量，使平衡向逆反应方向移动，故d不选；故选b；
②T1温度下，将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中，由图象可知，5min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%，则生成CH3OCH3为6mol×60%×
=1.8mol，所以平均反应速率v(CH3OCH3)==
=0.18 mol·L-1·min-1；又平衡常数仅与温度有关，所以KA=KC，又根据图象在相同投料比时T1温度下二氧化碳转化率大，所以T1温度下较T2温度下反应向正反应方向移动，则KA=KC＞KB，故答案为0.18 mo·L-1·min-1；KA=KC＞KB；
③反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)为放热反应、气体体积减小，提高CO2的转化率，要求反应正向移动，方法有增大压强、降低温度，从图可知投料比越大，CO2的转化率也越大，故答案为增大投料比、增大压强、降低温度等；
(2)盐类水解规律，已知NH3．H2O的电离平衡常数K=2×10-5，H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7，K2=4×10-11，所以碳酸氢根的水解程度更大，所以c(NH4+) ＞c(HCO3-)，反应NH4++HCO3-+H2O=NH3H2O+H2CO3 的平衡常数K==×
=
=
=1.25×10-3；NH4HCO3溶液中n(N)=n(C)，溶液中的物料守恒为：c(NH4+)+c(NH3H2O)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)，故答案为＞；1.25×10-3；c(NH4+)+c(NH3H2O)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)；
(3)二甲醚燃料电池，电解质溶液呈酸性，则电池负极上二甲醚失去电子生成二氧化碳，电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O = 2CO2↑＋12H＋，故答案为CH3OCH3－12e－＋3H2O = 2CO2↑＋12H＋。
【题目】苯甲酸乙酯可由苯甲酸与乙醇在浓硫酸共热下反应制得，反应装置如图（部分装置省 略），反应原理如下：
+C2H5OH
+H2O
实验操作步骤：
向三颈烧瓶内加入12.2g 苯甲酸、25mL乙醇、20mL 苯及4mL浓硫酸，摇匀，加入沸石。
①装上分水器、电动搅拌器和温度计，加热至分水器下层液体接近支管时将下层液体放入量筒 中，继续蒸馏，蒸出过量的乙醇，至瓶内有白烟（约3h），停止加热。
②将反应液倒入盛有80mL冷水的烧瓶中，在搅拌下分批加入碳酸钠粉末溶液至溶液无二氧化 碳逸出，用 pH 试纸检验至中性。
③用分液漏斗分出有机层，水层用25mL乙醚萃取，然后合并至有机层，用无水CaCl2干燥，粗产物进行蒸馏，低温蒸出乙醚。当温度超过140℃时，直接接受210-213℃的馏分，最终通过蒸馏得到纯净苯甲酸乙酯12.8mL。
可能用到的有关数据如下：
相对分子质量 | 密度/（g·cm-3） | 沸点/℃ | 溶解性 | |
苯甲酸 | 122 | 1.27 | 249 | 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
苯甲酸乙酯 | 150 | 1.05 | 211-213 | 微溶于热水，易溶于乙醇、乙醚 |
乙醇 | 46 | 0.79 | 78.5 | 易溶于水 |
乙醚 | 74 | 0.73 | 34.5 | 微溶于水 |
（1）反应装置中分水器上方的仪器名称是_______，其作用是______。
（2）步骤①中加入浓硫酸的作用是______，步骤②中电动搅拌棒的作用是_______。
（3）步骤②中使用分水器除水的目的是______。
（4）步骤③中加入碳酸钠的目的是______。
（5）有机层从分液漏斗的_______（选填“上口倒出”或“下口放出”span>）
（6）本实验所得到的苯甲酸乙酯的产率是_______。
