I．二甲醚是一种重要的新型清洁燃料j可替代氟利昂作制冷剂.对臭氧层无破坏作用．工业上可利用煤的气化产物合成二甲醚．请回答下列问题:(1)利用水煤气合成二甲醚的总反应为:3H2?CH3OCH3(g)+CO2(g),△H=-246.4kJ?mol-1它可以分为两步.反应分别如下:①4H2=CH3OCH3(g)+H2O(g).△H1=-205.1kJ?mol-1� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

I．二甲醚是一种重要的新型清洁燃料j可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用．工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚．请回答下列问题：
（1）利用水煤气合成二甲醚的总反应为：
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）；△H=-246.4kJ?mol^-1
它可以分为两步，反应分别如下：
①4H₂（g）+2CO（g）=CH₃OCH₃（g）+H2O(g)，△H1=-205.1kJ?mol-1
②CO（g）+H₂O=CO₂（g）+H₂（g）；△H₂=

．
（2）在一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO转化率的是

（填字母代号）．
a．降低温度 b．加入催化剂
c．缩小容器体积 d．增加H₂的浓度
e．增加CO的浓度
（3）在一体积可变的密闭容器中充人3mol H₂、3mol CO、1mol CH₃OCH₃、1mol CO₂，在一定温度和压强下发生反应：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），经一定时间达到平衡，并测得平衡时容器的体积与同温同压下起始时的体积比为5：8．
问：①反应开始时正、逆反应速率的大小：v（正）

（填“＞”、“＜”或“=”）v（逆）．
②平衡时n（CH₃OCH₃）=

，平衡时CO的转化率=

．
Ⅱ．新型燃料二甲醚还可以用做燃料电池，其反应原理如图所示，电池工作时电子移动方向是（用M、N_及“→”表示）

，正极电极反应式为

．若以该燃料电池作为电源，用石墨作电极电解500mL饱和食盐水，当两极共收集到1.12L气体（标准状况下、不考虑气体的溶解及反应）时，常温下所得溶液的pH=

（假设反应前后溶液体积不变）．

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：Ⅰ（1）利用盖斯定律的规律解决，题给的是总反应和其中一个反应；
（2）利用勒夏特列原理分析、解决，影响平衡移动的因素只有温度、浓度、压强三个；
（3）①若反应从正向开始，到达平衡前v（正）都是大于v（逆）的；
②利用三段式法求算；
Ⅱ电池中，电子从负极移向正极．燃料电池电极反应式书写时，正极有两种写法：
酸性：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
碱性：O₂+4e^-+2H₂O=4OH
据电解反应方程式及其电子转移数目，可以求算．

解答： 解：Ⅰ（1）
总反应：③3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）；△H=-246.4kJ?mol^-1
      ①4H₂（g）+2CO（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H₁=-205.1kJ?mol^-1
据盖斯定律
③-④得：②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）；△H₂=-41.3kJ?mol^-1
故答案为：-41.3kJ?mol^-1；
（2）3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）；△H=-246.4kJ?mol^-1
a中，△H＜0，反应放热，降温时平衡向正向移动，但速率减慢，a不对；
b中，催化剂不影响化学平衡的移动，b不对；
c中，反应物有6mol气体生成物有2mol，加压平衡正向移动，且速率加快，c对；
d中，增加氢气的浓度，既能加快反应速率又能增大CO的转化率，d对；
e中，增加CO浓度，反应速率加快，但CO的转化率会降低，e不对；
故答案为：cd；
（3）①若反应从正向开始，到达平衡前v（正）都是大于v（逆）的，故答案为：＞；
②平衡时容器的体积与同温同压下起始时的体积比为5：8，说明开始反应是向体积减小的正向进行的．
设生成的甲醚物质的量为nmol
             3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
开始时（mol） 3        3          1          1
反应了（mol） 3n      3n          n          n
平衡后（mol） 3-3n    3-3n        1+n        1+n
在一定温度和压强下，气体的体积之比等于其物质的量之比，则有
（3-3n+3-3n+1+n+1+n）：（3+3+1+1）=5：8 n=0.75
平衡时甲醚有：1.75mol
α（CO）=

3×0.75

×100%=75%
故答案为：1.75mol； 75%，
Ⅱ电池中，电子从负极移向正极．氧气在正极得电子发生还原反应，电子移动方向为N→M
燃料电池电极反应式书写时，正极有两种写法：
酸性：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
碱性：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
该电池中电解质溶液是KOH，所以正极电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
两极共收集到1.12L气体，即0.05mol，则正负极分别收集到0.025mol气体，设生成NaOH的物质的量为nmol，有
2NaCl+2H₂O

通电

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
2 1
n 0.025
n=2×0.025=0.05mol
c（NaOH）=

0.05

0.5

=0.1/L c（OH^-）=0.1mol/L
所以c（H⁺）=

1.0×10-14

0.1

=1.0×10^-13mol/L
PH=13
故答案为：N→M；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；13．

点评：这是一道综合性很强的题目，适合高三复习，包容了盖斯定律的应用、化学平衡的移动、平衡的三段式计算、电子移动方向、电极反应式书写等等，是一道很好的综合题．

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