题目内容
5．二甲醚是一种重要的化工原料，利用水煤气（CO、H2）合成二甲醚是工业上的常用方法，该方法由以下几步组成：2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-90.0kJ•mol-1 ①
2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-24.5kJ•mol-1 ②
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.1kJ•mol-1 ③
（1）下说法正确的是A
A．反应①的△S＜0、△H＜0，所以能在较低温度下自发进行．
B．反应③的H2O与CO的生成速率之比为1：1时，表示该反应已经达到平衡状态
C．反应②属于加成反应
（2）反应①合成的甲醇在工业上可以用作燃料电池，请写出甲醇燃料电池（KOH溶液）负极电极反应式CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O，电池总反应式2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O．
（3）当合成气中CO与H2的物质的量之比恒定时，温度、压强对CO转化率影响如图1所示，图1中A点的v（逆）＜B点的v（正）（填“＞”、“＜”或“=”），说明理由B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率．
（4）一定温度下，密闭容器中发生反应③，该反应的平衡常数表达式k=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$；水蒸气的转化率与n（H2O）∕n（CO）的关系如图2，计算该温度下反应③的平衡常数K=1．在图2中作出一氧化碳的转化率与n（H2O）∕n（CO）的曲线．
分析 （1）A．根据△G=△H-T△S判断；
B．反应进行到任何时候H2O与CO的生成速率之比都为1：1；
C．反应②属于取代反应；
（2）燃料电池的负极上是燃料发生失电子发生氧化反应，碱性条件下甲醇被氧化生成碳酸根离子；
（3）B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率；
（4）根据化学平衡常数概念写K；由图可知，$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$=1时水的转化率为0.5，令水、CO的起始物质的量均为1mol，转化的水为0.5mol，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）：1 1 0 0
变化量（mol）：0.5 0.5 0.5 0.5
平衡量（mol）：0.5 0.5 0.5 0.5
由于反应前后气体物质的量不变，用物质的量代替浓度代入K计算，
$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$越大CO的转化率越大，$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$=1时，CO与水的转化率相等为50%．
解答 解：（1）A．反应①的△S＜0、△H＜0，根据△G=△H-T△S判断：在较低温度下自发进行，故A正确；
B．反应进行到任何时候H2O与CO的生成速率之比都为1：1，故B错误；
C．反应②属于取代反应，故C错误；
故答案为：A；
（2）燃料电池中，负极上甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，碱性条件下甲醇被氧化生成碳酸根离子，总方程式为2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O，
故答案为：CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O；2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O；
（3）B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率，故A点的v（逆）＜B点的v（正）；
故答案为：＜；B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率；
（4）CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$；
由图可知，$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$=1时水的转化率为0.5，令水、CO的起始物质的量均为1mol，转化的水为0.5mol，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）：1 1 0 0
变化量（mol）：0.5 0.5 0.5 0.5
平衡量（mol）：0.5 0.5 0.5 0.5
由于反应前后气体物质的量不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，则平衡常数K=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$越大CO的转化率越大，$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$=1时，CO与水的转化率相等为50%，一氧化碳的转化率与$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$的曲线变化为：
，
故答案为：$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$；1；．
点评 本题考查化学计算与影响因素、化学平衡图象、平衡状态判断、化学平衡常数、反应自发性等，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，（3）中作图为易错点，学生容易忽略交点时时转化率问题．
智趣寒假作业云南科技出版社系列答案| A． | 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ | B． | Na2O+H2O=2NaOH | ||
| C． | H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ H2↑+O2↑ | D． | C+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2 |
| A． |  为腐蚀品，当心腐蚀 | B． |  有毒物质，当心中毒 | ||
| C． |  为易燃物质，当心火灾 | D． |  为爆炸性物质，当心爆炸 |
| A． | Ba（OH）2═Ba2++2OH- | B． | NaHSO4═H++Na++SO42- | ||
| C． | MgCl2═Mg2++2Cl- | D． | NaHCO3═H++Na++CO32- |
| A． | Mg | B． | Mg | C． | $\frac{M}{6.02×1{0}^{23}}$g | D． | Mg |
| A． | BaSO4的溶解度增大，Ksp不变 | B． | BaSO4的溶解度、Ksp均增大 | ||
| C． | BaSO4的溶解度、Ksp均不变 | D． | BaSO4的溶解度不变，Ksp增大 |
碳是形成物种最多的元素之一，许多含碳物质对人类极其重要．（1）石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，结构如图所示．则12g石墨烯中含有0.5NA个6元环．
（2）工业上利用甲烷和氧气直接氧化制取甲醇的反应如下：
CH4+$\frac{1}{2}$O2（g）?CH3OH（g）△H=-128.5kJ/mol
副反应有：
CH4（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）?CO（g）+2H2O（g）△H=a kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）?CO2（g）+2H2O（g）△H=b kJ/mol
CH4（g）+O2（g）→HCHO（g）+H2O（g）△H=c kJ/mol
①若要有利于甲醇的生成，除了改变温度外，还可以采取的两种措施是增大压强、选用合适的催化剂；
②甲醇与氧气反应生成HCHO（g）和水蒸汽的热化学方程式为CH3OH（g）+1/2O2（g）→HCHO（g）+H2O（g）△H=（c+128.5）KJ•L-1．
（3）苯乙烷（C8H10）生产苯乙烯（C8H8）的反应：C8H10（g）?C8H8（g）+H2（g）△H＞0．T1℃下，将0.40mol苯乙烷充入2L密闭容器中反应，不同时间容器内n（C8H10）如下表：
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 |
| n（C8H10）/mol | 0.40 | 0.30 | 0.26 | n2 |
②改变温度为T2℃，其他条件不变，测得平衡时容器内气体压强为反应前的1.4倍，则此时苯乙烷的转化率为40%．
（4）用惰性电极电解葡萄糖和硫酸钠混合溶，可以制得葡萄糖酸[CH2OH（CHOH）4COOH]和己六醇[CH2OH（CHOH）4CH2OH]．葡萄糖酸在阳极生成，对应的电极反应式CH2OH（CHOH）4CHO+H2O-2e-═CH2OH（CHOH）4COOH+2H+．
| 0min | 5min | 10min | |
| CO | 0.01 | 0.0056 | |
| H2O | 0.01 | 0.0156 | |
| CO2 | 0 | 0.0044 | |
| H2 | 0 | 0.0044 |
| A． | 0～5min 时用H2O（g）表示的平均反应速率为1.2×10-3 mol/（ L．min） | |
| B． | 5min～10min 改变的条件是再加入了0.1mol H2O（g） | |
| C． | 200℃时，若向容器中充入0.01mol CO（g）、0.01mol H2O（g）、0.01molCO2（g）、0.01molH2（g），达平衡时，CO（g）为1.2×10-3mol/L | |
| D． | 300℃时，若向容器中充入0.01mol CO（g）、0.01mol H2O（g）、0.02molCO2（g）、0.02molH2（g），则开始反应时ν（正）＜ν（逆） |