Question

CH₃OCH₃是绿色能源，也是化工原料。

(1)已知几种共价键的键能数据如下:

用CO和H₂合成CH₃OH；CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g)  △H= -99 kJ . mol^-1。根据上述信息，表格中E₁-E₂=_______kJ·mol^-1。

(2)在恒容密闭容器中充入2 mol CH₃OH(g)，发生反应2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  ∆H，测得CH₃OH平衡转化率与温度的关系如图所示。

①∆H______0(填“>”“<"或“=”)，判断依据是__________。

②T₂K下，平衡常数K=.___________。

(3)在T ₁K下，CO和CH₄混合气体发生反应：CO(g) + CH₄(g) CH₃CHO(g)  ∆H <0，反应速率v=v_正-v_逆=k_正c(CO)· c(CH₄) –k_逆c( CH₃CHO)，k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数。达到平衡后，若加入高效催化剂，将_______(填“增大”“减小”或“不变”,下同)；若升温，将___________。

(4)在T₂K下，在2L真空容器中充入1 mol CH₃OCH₃(g)，发生反应：CH₃OCH₃(g) CH₄(g) +H₂(g) +CO(g)。在不同时间测定容器内的总压数据如下表所示：

在该温度下，CH₃OCH₃的平衡转化率为___________________。

(5)科研人员电解酸化的CO₂制备CH₃OCH₃，装置如图所示。

阴极的电极反应式为________。

Answer

733 < T1K时反应速率较大，故T1>T2，升高温度CH3OH平衡转化率减小，正反应是放热反应 4 不变 减小 75% 2CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O

【解析】

(1)利用热焓变计算键能时，借助公式：反应物的总键能—生成物的总能键=∆H；代入已知键能的数据，便可求出未知键能的数值；

(2)利用坐标图象分析∆H与0的相对大小时，需利用图象中转化率或百分含量受温度的影响情况进行分析，温度越高，反应速率越快，达平衡的时间越短。

(3)利用图象求平衡常数时，需采集图中曲线上某点的转化率或浓度，利用三段式建立反应物与生成物的平衡量关系，代入平衡常数计算公式进行计算。

(4)利用电池装置图书写电极反应式时，应提取图中的信息，或电极反应物或生成物，电解质的性质，然后根据反应物中元素价态的变化，确定电极的名称，然后写出电极反应式。

(1) △H=反应物的总键能—生成物的总键能，即(E1+2×436kJ/mol)-(3×413kJ/mol+E2+465kJ/mol)=-99/mol，从而求出E1-E2=733kJ·mol-1。答案为：733；

(2) ①从图中可以看出，T1时达平衡时间短，T1>T2，升高温度，减小，则平衡逆向移动，∆H<0，判断依据是T1K时反应速率较大，故T1>T2，升高温度CH3OH平衡转化率减小，正反应是放热反应。答案为：<；T1K时反应速率较大，故T1>T2，升高温度CH3OH平衡转化率减小，正反应是放热反应；

②T2K下，CH3OH的转化率为80%，设混合气的体积为1L，利用三段式：

平衡常数K==4。答案为：4；

(3)达到平衡后，若加入高效催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，则将不变；

平衡时，v正=v逆，k正c(CO)· c(CH4) =k逆c( CH3CHO)，K =，此时若升温，平衡逆向移动，将减小。答案为：不变；减小；

(4)设CH3OCH3的起始量为1mol，变化量为y，建立三段式：

因为压强之比等于物质的量之比，则，y=0.75mol，从而求出该温度下，CH3OCH3的平衡转化率为75%。答案为：75%；

(5)依题意，阳极电极反应式为6H2O-12e-=12H++3O2↑，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O。答案为：2CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O。