Question

甲醇被称为21世纪的燃料，甲烷可制成合成气（CO、H₂），再制成甲醇．
（1）已知：
①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=-35.4kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₃=165.0kJ?mol^-1
则CH₄（g）与CO₂（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为

 

．
（2）工业上常用Cu（NH₃）₂Ac溶液来吸收合成气中的CO，反应为：
Cu（NH₃）₂Ac（aq）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]Ac?CO（aq）△H＜0
则从温度、压强的角度看，Cu（NH₃）₂Ac溶液吸CO的适宜条件应是

 

．
（3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
反应B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△N＜0
①对反应A，某温度下将4mol CO₂（g）和12mol H₂（g）充入2L的密闭容器中，反应达到平衡后，测得c[CO₂（g）]=0.5mol?L^-1，则反应的平衡常数

 

．
②对反应B，在一定温度下，将1 mol CO（g）和2mol H₂（g）充入容积不变的密闭容器中，反应达到平衡后，可提高CO转化率的措施有

 

（填字母）
a．降低温度　　　　　　　　　　　　b．增加CO（g）的量
c．充入He，使体系总压强增大          d．再充入1mol CO（g）和2mol H₂（g）
（4）CO可以合成二甲醚，二甲醚可作为燃料电池的燃料，试写出二甲醚碱性燃料电池负极的电极反应式：

 

．已知参与电极反应的单位质量电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量，则二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池相比较，下列说法正确的是

 

．（填字母）
A．两种燃料互为同分异构体，分子式相同，比能量相向
B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能童相同，比能量相同
C．两种燃料所含共价键种类不同，断键时所需能量不同，比能量不同
（5）某有机物由C、H、Al三种元素组成，其摩尔质量为72g/mol，其中Al、C的质量分数分别为37.5%和50%．该物质与水剧烈反应生成CH₄，则该反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,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：（1）根据盖斯定律结合已知热化学方程式和目标方程式分析；
（2）根据方程可知，加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收；
（3）利用三段式求出平衡时各物质的浓度，再根据平衡常数K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

计算；
（4）碱性条件下，二甲醚在负极放电生成碳酸根离子和水；二甲醚与乙醇的结构不同，所以含有的共价键的种类不同，断键时吸收的能量不同；
（5）根据Al、C的质量分数分别为37.5%和50%，求出氢的质量分数，再求出化学式，根据信息写出方程式．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=-35.4kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₃=165.0kJ?mol^-1
由盖斯定律，把①×2-③得CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g），所以△H=（206.2kJ?mol^-1）×2-（165.0kJ?mol^-1）=247.4 kJ?mol^-1，
所以CH₄（g）与CO₂（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为：CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4 kJ?mol^-1；
故答案为：CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4 kJ?mol^-1；
（2）已知Cu（NH₃）₂Ac（aq）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]Ac?CO（aq）△H＜0，该反应正方向为体积减小的放热反应，所以降低温度和增大压强有利于平衡正移，所以吸CO的适宜条件应是低温、高压；
故答案为：低温、高压；
（3）某温度下将4mol CO₂（g）和12mol H₂（g）充入2L的密闭容器中，则反应前c（CO₂）=2mol/L，c（H₂）=6mol/L，反应达到平衡后，测得c[CO₂（g）]=0.5mol/L，
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）：2      6          0          0
变化（mol/L）：1.5    4.5        1.5         1.5
平衡（mol/L）：0.5    1.5        1.5         1.5
则反应的平衡常数K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

1.5×1.5

1．53×0.5

=

4

3

，
故答案为：

4

3

；
（4）碱性条件下，二甲醚在负极放电生成碳酸根离子和水，其电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
A．两种燃料互为同分异构体，分子式相同，属于不同物质，所以比能量不相向，故错误；
B．两种燃料所含共价键数目相同，但是共价键种类不同，所以断键时所需能量不相同，比能量不相同，故错误；
C．两种燃料的结构不同，则所含共价键种类不同，断键时所需能量不同，比能量不同，故正确；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；C；
（5）某有机物由C、H、Al三种元素组成，其摩尔质量为72g/mol，其中Al、C的质量分数分别为37.5%和50%，则H的质量分数为100%-37.5%-50%=12.5%，
所以N（C）：N（H）：N（Al）=

50%

12

：

12.5%

1

：

37.5%

27

=3：1：9，所以其分子式为Al（CH₃）₃，
该物质与水剧烈反应生成CH₄和Al（OH）₃，则反应的化学方程式为：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
故答案为：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、平衡常数的计算、电极方程式的书写、化学式的确定和方程式的书写等，考查的知识点较多，综合性较强，难度较大．