Question

(17分)二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。

（1）用CO₂和H₂可以合成二甲醚(CH₃OCH₃)

（2）已知在一定温度下，以下三个反应的平衡常数为k₁、k₂、k₃：

（3）二甲醚(CH₃OCH₃)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解100mL 1mo1的食盐水(惰性电极)，电解一段时间后，收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)

①二甲醚燃料电池的负极反应式为_____________。

②电解后溶液的PH=_________________________

（4）工业合成氨的反应为：mol^-1

已知合成氨反应在某温度下2L的密闭绝热容器中进行，测得数据如下表：

根据表中数据计算：

①0 min～1 min内N₂的平均反应速率为_________

②该条件下反应的平衡常数k=________(保留两位小数)

③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂、NH₃各1mol，化学平衡向_______(填“正向”、“逆向”或“不移动”)，该反应的平衡常数k___________(填“变大”“减小”或“不变”)

（5）常温下，将0.2molHCOOH和0.1molNaOH溶液等体积混合，所得溶液的PH<7，说明HCOOH的电离程度____________HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”)。该溶液中[HCOOH]-[OH^-]+[H⁺]=______mol

Answer

（17分）

⑴ -122.5 kJ·mol-1 (2分) ⑵ k3 =k1· k2 (2分)

⑶ ① CH3OCH3 - 12e- +3H2O = 2CO2+12H+ (2分) ② 14 (2分)

⑷ ① 0.05mol/(L·min) (2分)② 0.15 (2分) ③正向(1分) 不变(1分)

（5） 大于(1分) 0.05(2分)

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，将已知热化学方程式中的CO、CH3OH消去，可得所求热化学方程式，所以2CO2(g)+6H2(g)= CH3OCH3(g)+3 H2O(g)的△H＝（-90.7kJ/mol）×2+（-23.5kJ/mol）-（-41.2kJ/mol）×2=-122.5kJ/mol；

（2）根据化学平衡常数的定义，K1=c(CO)2/c(CO2)，K2= c(CO2) c(H2)/ c(CO) c(H2O)，K3= c(CO) c(H2)/ c(H2O)，所以K1 K2= K3；

（3）①二甲醚在负极发生氧化反应，电解质溶液为酸性溶液，所以失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式是CH3OCH3 -12e- +3H2O=2CO2+12H+；

②电解食盐水的化学方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，生成2.24L氢气，物质的量是0.1mol，生成氯气的物质的量应是0.1mol，而溶液中氯离子的物质的量是0.1mol，所以最多生成刘强东物质的量是0.05mol，则产生的氢氧化钠的物质的量是0.1mol，氯离子放电完全后，电解的实质是电解水，所以氢氧根离子的浓度是0.1mol/0.1L=1mol/L，所以溶液的pH=14；

（4）①0 min～1 min内氨气的物质的量增加0.2mol，则氮气的物质的量减少0.1mol，则N2的平均反应速率=0.1mol/2L/1min=0.05 mol/(L·min)；

②该条件下平衡时各物质的浓度是：氨气1.00mol/2L=0.5mol/L，则氮气的浓度是1.5mol/2L-0.5mol/L/2=0.5mol/L，氢气的浓度是氮气的3倍，为1.5mol/L，则反应的平衡常数k=0.52/(0.5×1.53)=0.15；

③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2、NH3各1mol，相当于增大压强，平衡正向移动，因为温度不变，则平衡常数不变；

（5）0.2mol/L的HCOOH与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合，得到的溶液为0.05mol/L的HCOOH和HCOONa的溶液，因为溶液呈酸性，说明HCOOH的电离程度大于HCOO-的水解程度；根据物料守恒，则2 c(Na+)= c(HCOOH)+c（HCOO-）=0.1mol/L，根据电荷守恒，则c(Na+)+ c(H＋)= c（OH－）+c（HCOO-），两式结合可得c(HCOOH)- c（OH－）+ c(H＋)= c（OH－）+c（HCOO-）- c(H＋)= c(Na+)=0.05mol/L。

考点：考查盖斯定律的应用，平衡常数的计算，溶液pH的计算，电化学反应原理的应用，离子浓度的比较