Question

甲醇被稱為21世紀的燃料，甲烷可制成合成氣（CO、H₂），再制成甲醇．
（1）已知：
①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=-35.4kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₃=165.0kJ?mol^-1
則CH₄（g）與CO₂（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為

 

．
（2）工業(yè)上常用Cu（NH₃）₂Ac溶液來吸收合成氣中的CO，反應為：
Cu（NH₃）₂Ac（aq）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]Ac?CO（aq）△H＜0
則從溫度、壓強的角度看，Cu（NH₃）₂Ac溶液吸CO的適宜條件應是

 

．
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
反應B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△N＜0
①對反應A，某溫度下將4mol CO₂（g）和12mol H₂（g）充入2L的密閉容器中，反應達到平衡后，測得c[CO₂（g）]=0.5mol?L^-1，則反應的平衡常數(shù)

 

．
②對反應B，在一定溫度下，將1 mol CO（g）和2mol H₂（g）充入容積不變的密閉容器中，反應達到平衡后，可提高CO轉化率的措施有

 

（填字母）
a．降低溫度　　　　　　　　　　　　b．增加CO（g）的量
c．充入He，使體系總壓強增大          d．再充入1mol CO（g）和2mol H₂（g）
（4）CO可以合成二甲醚，二甲醚可作為燃料電池的燃料，試寫出二甲醚堿性燃料電池負極的電極反應式：

 

．已知參與電極反應的單位質量電極材料放出電能的大小稱為該電池的比能量，則二甲醚堿性燃料電池與乙醇堿性燃料電池相比較，下列說法正確的是

 

．（填字母）
A．兩種燃料互為同分異構體，分子式相同，比能量相向
B．兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同，斷鍵時所需能童相同，比能量相同
C．兩種燃料所含共價鍵種類不同，斷鍵時所需能量不同，比能量不同
（5）某有機物由C、H、Al三種元素組成，其摩爾質量為72g/mol，其中Al、C的質量分數(shù)分別為37.5%和50%．該物質與水劇烈反應生成CH₄，則該反應的化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律結合已知熱化學方程式和目標方程式分析；
（2）根據(jù)方程可知，加壓和采取較低的溫度可使平衡向正反應方向移動，有利于CO的吸收；
（3）利用三段式求出平衡時各物質的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

計算；
（4）堿性條件下，二甲醚在負極放電生成碳酸根離子和水；二甲醚與乙醇的結構不同，所以含有的共價鍵的種類不同，斷鍵時吸收的能量不同；
（5）根據(jù)Al、C的質量分數(shù)分別為37.5%和50%，求出氫的質量分數(shù)，再求出化學式，根據(jù)信息寫出方程式．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=-35.4kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₃=165.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律，把①×2-③得CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g），所以△H=（206.2kJ?mol^-1）×2-（165.0kJ?mol^-1）=247.4 kJ?mol^-1，
所以CH₄（g）與CO₂（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式為：CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4 kJ?mol^-1；
故答案為：CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4 kJ?mol^-1；
（2）已知Cu（NH₃）₂Ac（aq）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]Ac?CO（aq）△H＜0，該反應正方向為體積減小的放熱反應，所以降低溫度和增大壓強有利于平衡正移，所以吸CO的適宜條件應是低溫、高壓；
故答案為：低溫、高壓；
（3）某溫度下將4mol CO₂（g）和12mol H₂（g）充入2L的密閉容器中，則反應前c（CO₂）=2mol/L，c（H₂）=6mol/L，反應達到平衡后，測得c[CO₂（g）]=0.5mol/L，
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：2      6          0          0
變化（mol/L）：1.5    4.5        1.5         1.5
平衡（mol/L）：0.5    1.5        1.5         1.5
則反應的平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

1.5×1.5

1．53×0.5

=

4

3

，
故答案為：

4

3

；
（4）堿性條件下，二甲醚在負極放電生成碳酸根離子和水，其電極反應式為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
A．兩種燃料互為同分異構體，分子式相同，屬于不同物質，所以比能量不相向，故錯誤；
B．兩種燃料所含共價鍵數(shù)目相同，但是共價鍵種類不同，所以斷鍵時所需能量不相同，比能量不相同，故錯誤；
C．兩種燃料的結構不同，則所含共價鍵種類不同，斷鍵時所需能量不同，比能量不同，故正確；
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；C；
（5）某有機物由C、H、Al三種元素組成，其摩爾質量為72g/mol，其中Al、C的質量分數(shù)分別為37.5%和50%，則H的質量分數(shù)為100%-37.5%-50%=12.5%，
所以N（C）：N（H）：N（Al）=

50%

12

：

12.5%

1

：

37.5%

27

=3：1：9，所以其分子式為Al（CH₃）₃，
該物質與水劇烈反應生成CH₄和Al（OH）₃，則反應的化學方程式為：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
故答案為：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．

點評：本題考查了蓋斯定律的應用、平衡常數(shù)的計算、電極方程式的書寫、化學式的確定和方程式的書寫等，考查的知識點較多，綜合性較強，難度較大．