Question

（2010?合肥三模）合成氣（CO+H₂）是一種重要的化工原料，在化工生產(chǎn)中具有十分廣泛的用途．  可以生產(chǎn)被稱為21世紀(jì)的新型燃料--甲醇、二甲醚（CH₃OCH₃）等物質(zhì)．其工藝流程如下：
（1）寫出用合成氣生產(chǎn)二甲醚的化學(xué)方程式

2CO+4H₂

一定條件  .

CH₃OCH₃+H₂O

．

（2）尾氣循環(huán)中涉及到以下反應(yīng)：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），請(qǐng)寫出某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式

K=

c(CO)?c3(H2)

c(H2O)?c(CH4)

．
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃（g）+H₂O（g）△H₂
①下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．

溫度	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷△H₁

＜

0（填“＞”、“=”、“＜”）．
②已和：CH₃OH（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₃=-192.9kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₄=-241.8kJ?mol^-1
則△H₂=

-48.9kJ?mol^-1

．
（4）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，鉑為電極構(gòu)成燃料電池．寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

CH₃OCH₃+160H^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)循環(huán)流程圖可以知道是一氧化碳和氫氣在一定的條件下合成甲醇；
（2）反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式=

各個(gè)生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

來(lái)回答；
（3）①對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越��；
②根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（4）燃料電池中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)．

解答：解：（1）一氧化碳和氫氣在一定的條件下合成甲醇的化學(xué)方程式為：2CO+4H₂

一定條件  .

CH₃OCH₃+H₂O，故答案為：2CO+4H₂

一定條件  .

CH₃OCH₃+H₂O；
（2）反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式=

各個(gè)生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

，即表達(dá)式：K=

c(CO)?c3(H2)

c(H2O)?c(CH4)

，故答案為：K=

c(CO)?c3(H2)

c(H2O)?c(CH4)

；
（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出：溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，而對(duì)于放熱反應(yīng)，該結(jié)論成立，故答案為：＜；
②根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變得出△H₂=-48.9kJ?mol^-1，故答案為：-48.9kJ?mol^-1；
（4）燃料電池中，負(fù)極上是燃料甲醚發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，即為：CH₃OCH₃+160H^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O，故答案為：CH₃OCH₃+160H^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生有關(guān)化學(xué)平衡以及熱化學(xué)知識(shí)，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)來(lái)回答，難度較大．