Question

生物质资源是一种污染小的可再生能源，可由其制得多种化工原料，如甲醛、甲醇和二甲醚等。

（1）已知：①2CH₃OH(l)+3O₂(g)﹦2CO₂(g)+4H₂O(g) △H=-1275.6KJ/mol

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=-566.0KJ/mol

③H₂O(g)=H₂O(l)△H=-44.0kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_________。

（2）由生物质能获得的CO和H₂，可以合成多种有机物.当CO和H₂以物质的量之比1:1进行催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是_________

a．汽油        b．甲醇            c．甲醛            d．乙酸

（3）工业上合成甲醇的反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)△H=-90.8kJ/mol。

①下列对该反应的有关说法不正确的是_________

A．当v(CO)= 2v(H₂)时，该反应处于平衡状态

B．恒温恒压下，容器内气体的密度不再改变时，表明反应达到平衡状态

C．在原平衡体系中充入一定量的氦气，平衡可能发生移动

d．恒温恒压下，改变反应物的投入量，△H的值不发生变化

e.温度一定时，缩小容器的体积，平衡将向右移动，c(CO)将变大

②若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO、2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α 1	α 2	α 3

下列判断正确的是_________。

a．c₃＞2c₁=2c₂

b．Q₁+Q₂=90.8   Q₃=2Q₁

C．K₁=K₂=K₃

D．a₂+a₃＜100%

（4）CO和H₂催化合成二甲醚的反应为：3H₂(g)+3CO(g)⇌CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)，一定温度下，在1L密闭容器中充入3molH₂和3molCO进行反应，若用p_o表示该体系开始时的总压强，p表示平衡时的总压强，则平衡时CO的转化率为_________(用p_o、p的式子表示)

（5）如图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”工作原理示意图，b电极是_________极，a电极的反应式为_________。

Answer

（1）CH3OH（1） + O2(g) = CO(g) + 2H2O（1） ΔH = –442.8 kJ/mol；（2）cd ；(3)①a；② ac；

（4） 3(p0-p)/ 2p0×100%；（5）正；(CH3)2O -12e-+3H2O=2CO2+12H+；

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，①2CH3OH(l)+3O2(g)﹦2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6KJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0KJ/mol

③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol

将①-②+③×4得2CH3OH（1） + 2O2(g) = 2CO(g) + 4H2O（1） ΔH = –885.6 kJ/mol；因此甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH（1） + O2(g) = CO(g) + 2H2O（1） ΔH = –442.8 kJ/mol，故答案为：CH3OH（1） + O2(g) = CO(g) + 2H2O（1） ΔH = –442.8 kJ/mol；

（2）两者以物质的量1：1催化反应，其原子利用率达100%，根据原子守恒知生成物为HCHO或乙酸，故选cd ；

（3）①A．任何时刻v(CO)= 2v(H2)均成立，不能判断反应处于平衡状态，错误；B．恒温恒压下，气体的质量不变，但容器的体积发生变化，容器内气体的密度不再改变时，表明反应达到平衡状态，正确；C．在原平衡体系中充入一定量的氦气，若容器的体积发生变化，则平衡发生移动，正确；d．△H的值与反应物的投入量无关，正确；e.温度一定时，缩小容器的体积，气体的压强增大，平衡将向右移动，容器中各种气体的浓度都增大，正确；故选a；

②a．1molCO、2molH2与1mol CH3OH的等效的，平衡时CH3OH的浓度c1=c2，丙的反应物投入量是甲的二倍，容积相同，压强比甲大，平衡向右进行， c3＞2c1=2c2，故a正确； b．丙的反应物投入量是甲的二倍，容积相同，压强比甲大，平衡向右进行，放出的热量2Q1＜Q3，故b错误；c．平衡常数只与温度有关，温度相同，平衡常数相同，故c正确；d．无法求出转化率，故d错误；故答案为：ac；

（4）假设反应的CO的物质的量为3x

3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，

开始（mol）3 3 0 0

反应 3x 3x x x

平衡 3-3x 3-3x x x

气体的压强之比等于物质的量之比

=，解得：x=（6-）

则平衡时CO的转化率为3×[（6-）]/3=3(p0-p)/ 2p0×100%，故答案为：3(p0-p)/ 2p0×100%；

（5）b极通入氧气，为正极；a极通入二甲醚，应为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，故答案为：正；CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+

【考点定位】考查化学平衡状态的判断、氧化还原反应的计算、盖斯定律及其应用

【名师点晴】本题考查了化学平衡状态的判断、氧化还原反应的计算、盖斯定律、化学平衡常数的含义等知识点，根据化学平衡状态的标志、元素化合价变化、盖斯定律、化学平衡常数的表达式等知识点分析解答，知道当反应前后改变的物理量才能作为化学平衡状态的判断依据，注意（1）②中该反应过程中温度发生变化，为易错点。