Question

【題目】以煤為原料可合成一系列燃料。

（1）已知：①2H2（g）+O2（g）= 2H2O（g）△H=－483.6kJ/mol

②CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=＋49.0kJ/mol

請寫出甲醇燃燒生成H2O（g）的熱化學方程式_________;

（2）向1L密閉容器中加入2mol CO、4mol H2，在適當的催化劑作用下，發生反應：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（l）+H2O（l）△H=+71kJ/mol

①該反應能否_________自發進行（填“能”、“不能”或“無法判斷”）

②下列敘述能說明此反應達到平衡狀態的是_________．

a．混合氣體的平均相對分子質量保持不變

b．CO和H2的轉化率相等

c．CO和H2的體積分數保持不變

d．混合氣體的密度保持不變

e．1mol CO生成的同時有1mol O－H鍵斷裂

（3）CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0在一定條件下，某反應過程中部分數據如下表：

反應條件	反應時間	CO2(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)	H2O(mol)
恒溫 恒容 (T1℃、 2L)	0min	2	6	0	0
	10min		4.5
	20min	1
	30min			1

①0～10min內，用H2O（g）表示的化學反應速率v(H20)=_________mol/(L·min)

②達到平衡時，該反應的平衡常數K=_________（用分數表示），平衡時H2的轉化率是_________。

③在其它條件不變的情況下，若30min時改變溫度為T2℃，此時H2的物質的量為3.2mol，則T1_________T2（填“＞”、“＜”或“=”），理由是_________。在其他條件不變的情況下，若30min時向容器中再充入1mol CO2（g）和1mol H2O（g），則平衡_________移動（填“正向”、“逆向”或“不”）．

（4）用甲醚（CH3OCH3）作為燃料電池的原料,請寫出在堿性介質中電池負極反應式_________．

Answer 1

【答案】 CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣676.4kJ/mol

或2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=﹣1352.8kJ/mol 不能 d 0.025 4/27 50% ＜ 該反應正反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動（答出“放熱反應”和“溫度升高，平衡逆向移動”各1分） 不 CH3OCH3 — 12e— + 16OH— == 2CO32— + 11H2O

【解析】(1)①2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g)△H=－483.6kJ/mol，②CH3OH(g)+H2O(g) =CO2(g)+3H2(g) △H=＋49.0kJ/mol，根據蓋斯定律，將①×3+②×2得：2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2(g)+4H2O(g)△H=(－483.6kJ/mol)×3+(＋49.0kJ/mol)×2=﹣1352.8kJ/mol，故答案為：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=﹣1352.8kJ/mol；

(2)①2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(l)+H2O(l)△H=+71kJ/mol，該反應的△H＞0，△S＜0，根據△G=△H-T△S＞0，反應不能自發進行，故答案為：不能；

②a．混合氣體中CO和H2的組成一直不變，混合氣體的平均相對分子質量始終保持不變，不能說明此反應達到平衡狀態，錯誤；b．CO和H2的物質的量之比大于化學計量數之比，轉化率始終相等，不能說明此反應達到平衡狀態，錯誤；c．混合氣體中CO和H2的組成一直不變，CO和H2的體積分數始終保持不變，不能說明此反應達到平衡狀態，錯誤；d．容器的體積不變，混合氣體的質量變化，當混合氣體的密度保持不變時，能夠說明此反應達到平衡狀態，正確；e．1mol CO生成的同時一定有1mol O－H鍵斷裂，不能說明此反應達到平衡狀態，錯誤；故選d；

(3)①v(H2)==0.075mol/(L·min)，速率之比等于化學計量數之比，v(H2O)=v(H2)=0.025mol/(L·min)，故答案為：0.025；

②20min時，轉化的CO2為2mol-1mol=1mol，則生成的CH3OH為1mol，而30min時CH3OH為1mol，故20min時到達平衡，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

開始(mol/L)：2 6 0 0

轉化(mol/L)：1 3 1 1

平衡(mol/L)：1 3 1 1

故平衡常數K===，平衡時氫氣的轉化率= ×100%=50%，故答案為：；50%；

③在其它條件不變的情況下，若30min時改變溫度為T2℃，此時H2的物質的量為3.2mol，說明平衡逆向一定，說明改變的條件是升高溫度，則T1＜T2， 若30min時只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，此時濃度商Qc===K，則平衡不移動，故答案為：＜；該反應正反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動；不；

(4)用甲醚(CH3OCH3)作為燃料電池的原料，在堿性介質中電池負極上甲醚發生氧化反應生成碳酸根離子，反應式為CH3OCH3 — 12e— + 16OH— == 2CO32— + 11H2O，故答案為CH3/span>OCH3 — 12e— + 16OH— == 2CO32— + 11H2O。