Question

以煤为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

    请写出甲醇燃烧生成H₂O（g）的热化学方程式_________;

（2）向1L密闭容器中加入2mol CO、4mol H₂，在适当的催化剂作用下，发生反应：2CO（g）+4H₂（g）CH₃OCH₃（l）+H₂O（l）△H=+71kJ/mol

①该反应能否_________自发进行（填“能”、“不能”或“无法判断”）

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_________．

a．混合气体的平均相对分子质量保持不变    b．CO和H₂的转化率相等

c．CO和H₂的体积分数保持不变              d．混合气体的密度保持不变

e．1mol CO生成的同时有1mol O－H键断裂

（3）CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0  在一定条件下，某反应过程中部分数据如下表：

反应条件	反应时间	CO2(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)	H2O(mol)
恒温 恒容 (T1℃、 2L)	0min	2	6	0	0
10min		4.5
20min	1
30min			1

①0～10min内，用H₂O（g）表示的化学反应速率v(H₂0)=_________mol/(L·min)

②达到平衡时，该反应的平衡常数K=_________（用分数表示），平衡时H₂的 转化率是_________。

③在其它条件不变的情况下，若30min时改变温度为T₂℃，此时H₂的物质的量为3.2mol，则T₁_________T₂（填“＞”、“＜”或“=”），理由是_________。在其他条件不变的情况下，若30min时向容器中再充入1mol CO₂（g）和1mol H₂O（g），则平衡_________移动（填“正向”、“逆向”或“不”）．

（4）用甲醚（CH₃OCH₃）作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极反应式_________．

Answer

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% ＜ 该反应正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动（答出“放热反应”和“温度升高，平衡逆向移动”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，根据盖斯定律，将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，故答案为：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=﹣1352.8kJ/mol；

(2)①2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(l)+H2O(l)△H=+71kJ/mol，该反应的△H＞0，△S＜0，根据△G=△H-T△S＞0，反应不能自发进行，故答案为：不能；

②a．混合气体中CO和H2的组成一直不变，混合气体的平均相对分子质量始终保持不变，不能说明此反应达到平衡状态，错误；b．CO和H2的物质的量之比大于化学计量数之比，转化率始终相等，不能说明此反应达到平衡状态，错误；c．混合气体中CO和H2的组成一直不变，CO和H2的体积分数始终保持不变 ，不能说明此反应达到平衡状态，错误；d．容器的体积不变，混合气体的质量变化，当混合气体的密度保持不变时，能够说明此反应达到平衡状态，正确；e．1mol CO生成的同时一定有1mol O－H键断裂，不能说明此反应达到平衡状态，错误；故选d；

(3)①v(H2)= =0.075mol/(L·min)，速率之比等于化学计量数之比，v(H2O)= v(H2)=0.025mol/(L·min)，故答案为：0.025；

②20min时，转化的CO2为2mol-1mol=1mol，则生成的CH3OH为1mol，而30min时CH3OH为1mol，故20min时到达平衡，

CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

开始(mol/L)：2 6 0 0

转化(mol/L)：1 3 1 1

平衡(mol/L)：1 3 1 1

故平衡常数K===，平衡时氢气的转化率= ×100%=50%，故答案为： ；50%；

③在其它条件不变的情况下，若30min时改变温度为T2℃，此时H2的物质的量为3.2mol，说明平衡逆向一定，说明改变的条件是升高温度，则T1＜T2， 若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，此时浓度商Qc===K，则平衡不移动，故答案为：＜；该反应正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动；不；

(4)用甲醚(CH3OCH3)作为燃料电池的原料，在碱性介质中电池负极上甲醚发生氧化反应生成碳酸根离子，反应式为CH3OCH3 — 12e— + 16OH— == 2CO32— + 11H2O，故答案为CH3OCH3 — 12e— + 16OH— == 2CO32— + 11H2O。