Question

【题目】二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取甲醚的原理如下：

I．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

II．2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)

（1）300℃和500℃时，反应I的平衡常数分别为K1、K2，且K1＞K2，则其正反应为_______反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）在恒容密闭容器中发生反应I：

①下图能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是______________（填“a”或“b”）。

②下列说法能表明反应已达平衡状态的是____（填标号）。

A．容器中气体的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化

C．混合气体的平均相对分子质量不再变化 D．v正(H2)=2v正(CH3OH)

（3）500K时，在2L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2，4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3) ，则：

① 0～4 min，反应I的v(H2)=______，反应I的平衡常数K=______。

② 反应II中CH3OH的转化率α=_______。

（4）二甲醚燃料电池的工作原理如图听示，则X电极的电极反应式为_______。用该电池对铁制品镀铜，当铁制品质量增加64 g时，理论上消耗二甲醚的质量为_______g（精确到0.01）。

Answer 1

【答案】 放热 a AC 0.8mol/(L·min) 1.25(mol/L)-2 80% CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+ 7.67

【解析】（1）升高温度平衡常数减小，所以其正反应为放热反应；（2）①正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，甲醇的体积分数减小，因此下图能正确反映体系中甲醇体积分数随温度变化情况的曲线是a。②A.正反应体积减小，容器中气体的压强不再变化能表明反应已达平衡状态，A正确；B. 密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度不再变化不能说明，B错误；C．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不再变化可以说明，C正确；D．v正(H2)=2v正(CH3OH)均表示正反应方向，不能说明，D错误，答案选AC；（3）①4min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，则消耗CO是3.2mol，因此消耗氢气是6.4mol，浓度是3.2mol/L，所以0～4min，反应I的v(H2)＝3.2mol/L÷4min＝0.8mol/(L·min)。剩余CO是0.4mol/L，氢气是0.8mol/L，最初生成甲醇是1.6mol/L，设分解的甲醇是xmol/L，则生成二甲醚是0.5xmol/L，所以有0.5x＝2×（1.6－x），解得x＝1.28，所以根据方程式可知反应I的平衡常数K＝＝1.25。②反应II中CH3OH的转化率α＝1.28/1.6×100%＝80%。（4）质子向Y电极移动，所以Y电极是正极，则X电极是负极，通入的是二甲醚，电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。用该电池对铁制品镀铜，当铁制品质量增加64g时析出铜是1mol，转移2mol电子，则理论上消耗二甲醚的质量为7.67g。

（精确到0.01）。