Question

9．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，甲醚是一种无色气体，具有轻微的醚香味，甲醚可作燃料电池的燃料．
（1）甲醚（CH₃OCH₃）与CH₃CH₂OH（填结构简式）互为同分异构体．
（2）工业上利用H₂和CO₂合成二甲醚的反应如下：6H₂（g）+2CO₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g），反应放热．
I．一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应．下列能判断反应到达化学平衡状态的是ad（选填编号，注意大小写）
a．c（H₂）与c（H₂O）的比值保持不变
b．单位时间内有2molH₂消耗时有1molH₂O生成
c．容器中气体密度不再改变
d．容器中气体压强不再改变
II．温度升高，该化学平衡逆向移动后到达新平衡，混合气体的平均相对分子质量将变小（填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．

Answer 1

分析 （1）甲醚（CH₃OCH₃）与CH₃CH₂OH分子式相同结构不同，互为同分异构体；
（2）I．反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，可由此进行判断；
II．据反应放热，故升高温度，平衡左移，混合气体的平均式量M=$\frac{m}{n}$；
（3）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，原电池反应比直接燃烧能量转化率高．

解答 解：（1）甲醚（CH₃OCH₃）与CH₃CH₂OH分子式相同结构不同，互为同分异构体，故答案为：CH₃CH₂OH；
（2）I．a、在反应达平衡前，c（H₂）与c（H₂O）的比值在变小，故当c（H₂）与c（H₂O）的比值保持不变时，反应达平衡，故A选；
b、单位时间内有2mol H₂消耗时一定会有1mol H₂O生成，故不能作为平衡的标志，故B不选；
c、本反应的反应物和生成物全是气体，根据质量守恒可知，在反应过程中气体的质量一直不变，而又是恒容的容器，即气体体积不变，故气体密度ρ=$\frac{m}{V}$一直不变，故密度不变不能作为平衡的标志，故c不选；
d、此反应是个气体的物质的量有改变的反应，即在平衡之前，容器中气体的物质的量和压强在变化，故当压强不变时，说明反应达平衡，故d选．
故选ad；ad；
II．反应放热，故升高温度，平衡左移，本反应的反应物和生成物全是气体，根据质量守恒可知，在反应过程中气体的质量m一直不变，而升温后平衡左移，气体的物质的量变大，故混合气体的平均式量M=$\frac{m}{n}$变小，故答案为：变小；
（3）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^-=2CO^2-₃+11H₂O．

点评 本题考查化学平衡状态、同分异构体和电极应式的书写，学生要清楚燃料电池负极发生氧化反应，题目难度中等．