Question

生物質資源是一種污染小的可再生能源，可由其制得多種化工原料，如甲醛、甲醇和二甲醚等．
（1）甲醛溶液可用于浸制生物標本，這主要是利用了甲醛的何種化學性質

 

．
（2）由生物質能獲得的CO和H₂，可以合成多種有機物．當CO和H₂以物質的量1：1催化反應，其原子利用率達100%，合成的物質可能是

 

．
a．汽油    b．甲醇    c．甲醛    d．乙酸
（3）工業上合成甲醇的反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
若在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得
反應達到平衡時的有關數據如下：

1．容器	2．甲	3．乙	4．丙
5．反應物投入量	6.1molCO、2molH2	7．l molCH3OH	8.2molCO、4molH2
9．CH30H昀濃度（mol/L）	10．cl	11．c2	12．c3
13．反應的能量變化	14．放出Q1kJ	15．吸收Q2kJ	16．放出Q3kJ
17．平衡常數	18．Kl	19．K2	20．K3
21．反應物轉化率	22．al	23．a2	24．a3

下列說法正確的是

 

．
A．cl=c2    B.2Q1=Q3  C．KI=K3    D．a2+a3＜100%
（4）一定溫度和壓強下，CO和H₂催化合成二甲醚的反應為：
3H₂ （g）+3CO （g）      CH₃OCH₃ （g）+CO₂（g）
若一體積可變的密閉容器中充入3mol H₂、3molCO、l mol CH₃OCH₃、l mol CO₂，經一定時間達到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍．平衡時
n（CH₃OCH₃）=

 

mol．反應開始時正、逆反應速率的大小：v（正）

 

v（逆）（填‘‘＞’’、“＜”或“=”），理由是

 

．

（5）如圖1為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．b電極是

 

極，a電極的反應式為

 

．
（6）利用生物質資源過程中會產生SO₂，可利用如圖2所示裝置，用電化學原理生產硫酸為穩定持續生產，硫酸溶液的濃度應維持不變，則通入SO₂和水的質量比為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據甲醛能夠使蛋白質變性進行判斷；
（2）根據質量守恒定律和化合反應的定義和特點判斷，主要是利用反應前后原子的種類不變，其數目必保持不變分析判斷；
（3）A．根據甲和乙屬于等效平衡進行分析；
B．增大壓強平衡向體積減小的方向移動；
C．平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數相同；
D．丙的物質的量大于甲，丙中反應物轉化率大于甲；
（4）反應前后氣體總質量不變，密度增大，說明平衡向著正向移動；設出生成甲醚的物質的量為x，根據差量法計算出生成甲醚的物質的量，再計算出反應后甲醚的總物質的量；
（5）根據原電池工作原理分析：負極失電子，正極得電子；根據電極及原電池原料寫出電極反應；
（6）根據SO₂、O₂和水形成硫酸溶液的濃度為50%，求出SO₂和水的質量比．

解答：解：（1）甲醛能夠使蛋白質變性，所以甲醛溶液可用于浸制生物標本，
故答案為：使蛋白質變性；
（2）“綠色化學”能實現零排放，即反應物中的原子利用率達到100%，也就是說反應類型一般是化合反應，且反應后產物中的各原子數目比不變，CO和H₂在一定條件下按照不同的比例反應，可假定反應時的化學計量數之比為1：1，則只要各選項中的化學式能化為形式（CO）_n（H₂）_n，都是正確的；汽油是混合物，甲醇（CH₄O）可變為（CO）₁（H₂）₂，甲醛（CH₂O）可變為（CO）₁（H₂）₁，乙酸（C₂H₄O₂）可變為（CO）₂（H₂）₂，所以cd正確，
故選cd；
（3）A．1molCO、2molH₂與1mol CH₃OH的等效的，平衡時CH₃OH的濃度c₁=c₂，故A正確；
B．丙的反應物投入量是甲的二倍，容積相同，壓強比甲大，平衡向右進行，放出的熱量2Q₁＜Q₃，故B錯誤；
C．平衡常數只與溫度有關，溫度相同，平衡常數相同，故C正確；
D．根據分析可知，a₁+a₂=100%，由于丙中物質的量增大，壓強增大，反應物的轉化率大于甲的，即a₃＞a₁，a₃+a₂＞100%，故D錯誤，
故選ac；
（4）反應前后氣體總質量不變，同溫、同壓下，達到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積縮小，反應向著正向移動，正反應速率大于逆反應速率；平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，則總物質的量變為原先的

1

1.6

，總物質的量為8×

1

1.6

=5mol，反應前后減少：（3+3+1+1-5）mol=3mol，設反應生成甲醚xmol
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△n（減少）
                    1                        4
                    x                       3mol
 則：4x=3×1
解得：x=0.75，
平衡時甲醚的物質的量為：n（CH₃OCH₃）=1mol+0.75mol=1.75mol，
故答案為：1.75；＞；反應前后氣體總質量不變，同溫、同壓下，達到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積縮小，平衡正移；
（5）根據圖1可知，氧氣得電子，化合價降低，則b電極是正極；在a電極二甲醚與水反應生成二氧化碳和氫離子，所以a電極的反應式為：（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：正；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；
（6）設：SO₂和水的質量分別為a、b
SO₂ +H₂O?H₂SO₃
64   18   82
a   

18a

64

  

82a

64

2H₂SO₃ +O₂═^₂2H₂SO₄
 164        196
 

82a

64

       

98a

64

    
則：硫酸溶液的質量百分數為

98a 64

98a 64 +b- 18a 64

×100%=50%，
整理可得 a：b=16：29，
故答案為：16：29．

點評：本題考查等效平衡，化學平衡的計算，化學電源新型電池等，難度較大，注意化學平衡的計算是本題的難點，注意差量法在化學計算中的應用．