Question

12．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，其燃烧热为1455kJ/mol，甲醚可作燃料电池的燃料．
（1）写出甲醚燃烧的热化学方程式CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；；
已知H₂（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8kJ•mol^-1、393.5kJ•mol^-1；计算反应4C（s）+6H₂（g）+O₂（g）═2CH₃OCH₃（g）的反应热为△H=-378.8kJ/mol；
（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）△H＜0
①一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应．下列能判断反应达到化学平衡状态的是ad（选填编号）
a．c（H₂）与c（H₂O）的比值保持不变 
b．单位时间内有2mol H₂消耗时有1mol H₂O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
②温度升高，该化学平衡移动后到达新的平衡，CH₃OCH₃的产率将变小（填“变大”、“变小”或“不变”，下同），混合气体的平均式量将变小．

Answer 1

分析 （1）依据燃烧热概念含义是1mol甲醚完全燃烧生成稳定氧化物二氧化碳和液态水放出的热量为燃烧热，结合书写方法写出热化学方程式；
依据燃烧热写出热化学方程式，结合盖斯定律计算得到所需热化学方程式和对应焓变；
（2）①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．
②根据反应放热，故升高温度，平衡左移，据此判断CH₃OCH₃的产率和混合气体的平均式量M=$\frac{m}{n}$．

解答 解：（1）甲醚的燃烧热为1455kJ/mol，则燃烧方式的热化学方程式为：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
H₂（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8kJ•mol^-1、393.5kJ•mol^-1，已知热化学方程式：
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol；
③CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
依据盖斯定律计算①×3+②×2-③得到反应热化学方程式为：2C（s）+3H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CH₂OCH₃（g）：△H=-169.4kJ/mol；
4C（s）+6H₂（g）+O₂（g）═2CH₂OCH₃（g）：△H=-338.8kJ/mol；
故答案为：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；△H=-378.8kJ/mol；
（2）①a．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．
故答案为：ad；
②反应放热，故升高温度，平衡左移，故CH₃OCH₃的产率将变小；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；变小．

点评 本题考查较为综合，涉及反应热与焓变、化学平衡状态的判断等知识，题目难度中等，明确化学平衡状态的特征为解答关键，注意掌握反应热与焓变的关系及应用方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．