Question

能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚。

（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜 [Cu(NH₃) ₂] AC溶液(AC=CH₃COO^-)来吸收合成气中的一氧化碳，其反应原理为：

常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH₃) ₂] AC溶液的措施是          ；

（2）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g) 。在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L^－1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P₁      _____P₂（填 “大于”或“小于”）；压强为P₂时，在Y点：v(正)       v(逆)（填“大于”、“小于”或“等于”）。 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=         。（计算结果保留两位有效数字）

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：

①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是         ；

A．逆反应速率先增大后减小     C．反应物的体积百分含量减小

B．正反应速率先增大后减小     D．化学平衡常数K值增大

②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式           ；

③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是           （填字母）

A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同

B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同

C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式                     。

Answer

（1）加热（2）小于 大于 1.6（3）①B、D ②CH3OCH3－12e－＋16OH－=== 2CO32－＋11H2O ③C （4）CH3OCH3(g)＋3O2(g) === 2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH=－1454.98 kJ/mol

【解析】

试题分析：（1）根据信息知醋酸二氨合亚铜 [Cu(NH3) 2] AC溶液吸收一氧化碳的反应为放热反应，常压下，要将吸收液处理重新获得[Cu(NH3) 2] AC溶液，需平衡逆向移动，采取的措施是加热（或升高温度）。

（2）反应：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 正向为气体物质的量增大的反应，当其他条件不变时，增大压强，平衡逆向移动，CH4的转化率减小，由图1知温度相同时压强为P1时CH4的转化率较大，则压强P1小于P2；压强为P2时，在Y点CH4的转化率比平衡点X点的转化率低，反应正向进行，则：v(正)大于v(逆)。 X点和Y点温度相同，平衡常数相同，根据X点数据计算Y点对应温度下的该反应的平衡常数。

CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)

起始浓度（mol·L-1）：0.1 0.1 0 0

转化浓度（mol·L-1）：0.08 0.08 0.16 0.16

平衡浓度（mol·L-1）：0.02 0.02 0.16 0.16

K= c2(CO)·c2(H2)/c(CO2)·c(CH4)=1.6。

（3）①A、逆反应速率先增大后减小，平衡逆向移动，错误；B、正反应速率先增大后减小，平衡正向移动，正确；C、若分离出反应物，反应物的体积百分含量减小，平衡逆向移动，错误；D、该反应为放热反应，化学平衡常数K值增大，改变的条件为降低温度，平衡一定向正反应方向移动，正确，选BD；②二甲醚碱性燃料电池中二甲醚发生氧化反应转化为碳酸根，根据碳元素的化合价变化确定失电子的数目，碱性溶液通过氢氧根和水配平电荷和原子，负极电极反应式为CH3OCH3－12e－＋16OH－=== 2CO32－＋11H2O；③虽然二甲醚和乙醇互为同分异构体，但二甲醚的结构简式为CH3OCH3，乙醇的结构简式为CH3CH2OH，二者所含共价键的类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同，选C。

（4）二甲醚的摩尔质量为46g/mol，l g二甲醚气体完全燃烧二氧化碳气体和液态水放出的热量为31.63 kJ，则l g二甲醚气体完全燃烧二氧化碳气体和液态水放出的热量为1454.98kJ，表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH3OCH3(g)＋3O2(g) === 2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH=－1454.98 kJ/mol。

考点：考查化学平衡图像分析，化学平衡计算，燃料电池，热化学方程式的书写。