Question

生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为 CO、CO₂、H₂ 等)与H₂混合，催化合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及许多烃类物质等，是生物质能利用的方法之一.

（1）已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值（lgK）如下表:

反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，该反应的△H________0（选填：“＞”、“＜”、“＝”）；在900K时，该反应平衡常数的对数值（lgK）=_____________.

（2）甲醇是一种重要的能源和化工原料，工业上合成甲醇的反应为：CO+2H₂⇌CH₃OH．现已知：H₂(g)、CO(g)、CH₃OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。则：CH₃OH不完全燃烧生成CO和液态H₂O的热化学反应方程式                         .

（3）在一定温度、压强和催化条件下，工业上用CO和H₂反应生成二甲醚，同时产生一种参与大气循环的无机物。则该反应的化学反应方程式为：                         ．

（4）下图左为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图．a电极上发生反应的电极反应式为                                  .

（5）连接下图右装置的电源为（4）问中的二甲醚燃料电池。接通电源一段时间后，观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色，并逐渐加深。则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中       电极（填a或b）相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为：                     .

 

Answer 1

【答案】

（1）＜；   0.36  （2）CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）；△H=-443.5KJ/mol

（3）3CO+3H₂ =（CH₃）₂O+CO₂或者2CO+4H₂ =（CH₃）₂O+ H₂O，

（4）（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺（5）b   Cu+2H⁺Cu²⁺+H₂↑

【解析】

试题分析：K1={ C(CO)·C(H₂)} /C(H₂O);K2= { C(CO₂)·C²(H₂)} /C²(H₂O) ②-①整理得：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)，它的平衡常数为：K={ C(CO₂)·C(H₂)} /{ C(CO) ·C(H₂O)}.=K2/K1. K越大，lgK就越大。升高温度Ｋ减小，说明升高温度化学平衡向逆反应方向移动。根据化学平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应是吸热反应。所以正反应为放热反应。所以△H＜０.在900K时，该反应平衡常数的对数值lgK =lgK2/K1=lgK2-lgK1=-0.03+0.39=0.36. （2）由题意可写出CO、CH3OH燃烧的热化学方程式①CO(g)+(1/2)O₂(g)=CO₂(g)  △H=-283.0KJ/mol；②CH₃OH（l）+(3/2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O. ②-①得：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）；△H=-443.5KJ/mol。（3）根据题意可得反应的化学方程式：3CO+3H₂ =（CH₃）₂O+CO₂或者2CO+4H₂ =（CH₃）₂O+ H₂O。（4）在燃料电池中，通入燃料的电极作负极，通入氧气的电极作正极。a电极及负极上发生反应的电极反应式是：（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺。（5）在电解池中观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色，并逐渐加深。说明Cu失去了电子。Cu电极作阳极。二甲醚燃料电池中b电极（即正极）相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为：Cu+2H⁺Cu²⁺+H₂↑。

考点：考查原电池、电解池的反应原理及化学平衡常数的计算、热化学方程式的书写等知识。