Question

生物質(zhì)資源是一種污染小的可再生能源．生物質(zhì)的主要轉(zhuǎn)化途徑及主要產(chǎn)物如圖1．

（1）下列有關(guān)說法正確的是

 

．
a．生物質(zhì)能，本質(zhì)上能量來源于太陽能
b．由纖維素水解獲得的乙醇作燃料是利用了生物質(zhì)能
c．生物質(zhì)裂解獲得的汽油、柴油等屬于純凈物
d．由植物秸桿等厭氧發(fā)酵獲得的沼氣，主要成分是甲烷
（2）由生物質(zhì)能獲得的CO和H₂，可以合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及許多烴類物質(zhì)．當兩者1：1催化反應(yīng)，其原子利用率達100%，合成的物質(zhì)可能是

 

．
a．汽油    b．甲醇c．甲醛  d．乙酸
（3）甲醇是一種重要的化工原料，工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1．若在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1molCO、2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α 1	α 2	α 3

下列說法正確的是

 

．
a．c₁=c₂      b.2Q₁=Q₃         c．α₂+α₃＜100%
（4）在一定溫度和壓強下，CO和H₂催化合成二甲醚的反應(yīng)為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
①若一體積可變的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO、1mol CH₃OCH₃、1mol CO₂，經(jīng)一定時間達到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍．則：①反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），理由是

 

．平衡時n（CH₃OCH₃）=

 

mol．②圖2為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．b電極是

 

極；a電極的反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,常見的能量轉(zhuǎn)化形式

專題：

分析：（1）a．生物質(zhì)能來源于太陽能；b．乙醇來源于纖維素；c．混合物是指由多種物質(zhì)組成的物質(zhì)；d．沼氣的主要成分是甲烷；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和化合反應(yīng)的定義和特點判斷，主要是利用反應(yīng)前后原子的種類不變，其數(shù)目必保持不變分析判斷；
（3）a．根據(jù)是否形成等效平衡解題；b．增大壓強平衡向體積減小的方向移動；c．無法求出轉(zhuǎn)化率；
（4）①反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變；測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，說明物質(zhì)的量在減少，判斷出開始正向進行，用差量法方程式中3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）減少了4mol解題；
②負極失電子，正極得電子；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；

解答： 解：（1）a．生物質(zhì)本質(zhì)上能來源于太陽能，故a正確；
b．纖維素水解獲得的乙醇來源于纖維素，屬于生物質(zhì)能，故b正確；
c．汽油、柴油等屬于混合物，故c錯誤；
d．沼氣的主要成分是甲烷，故d正確；
故選abd；
（2））“綠色化學”能實現(xiàn)零排放，即反應(yīng)物中的原子利用率達到100%，也就是說反應(yīng)類型一般是化合反應(yīng)，且反應(yīng)后產(chǎn)物中的各原子數(shù)目比不變，CO和H₂在一定條件下按照不同的比例反應(yīng)，可假定反應(yīng)時的化學計量數(shù)之比為1：1，則只要各選項中的化學式能化為形式（CO）_n（H₂）_n，都是正確的，汽油是混合物，甲醇（CH₄O）可變?yōu)椋–O）₁（H₂）₂，甲醛（CH₂O）可變?yōu)椋–O）₁（H₂）₁，乙酸（C₂H₄O₂）可變?yōu)椋–O）₂（H₂）₂，故答案為：cd；
（3）a．1molCO、2molH₂與1mol CH₃OH的等效的，平衡時CH₃OH的濃度c₁=c₂，故a正確；
b．丙的反應(yīng)物投入量是甲的二倍，容積相同，壓強比甲大，平衡向右進行，放出的熱量2Q₁＜Q₃，故b錯誤；
C．無法求出轉(zhuǎn)化率，故c錯誤；
故答案為：a；
（4）①反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫、同壓下，達到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積縮��；平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍，則總物質(zhì)的量變?yōu)樵�先�?.625倍，總物質(zhì)的量=8×0.625=5mol，反應(yīng)前后減少了3mol，說明開始向正反應(yīng)進行，v（正）＞v（逆），設(shè)反應(yīng)生成甲醚Xmol，
3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）減少了4mol，得
                   1                        4
                   x                        3

1

x

=

4

3

解得：x=0.75mol
平衡時，n（CH₃OCH₃）=1+0.75=1.75mol，
故答案為：＞；反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫、同壓下，達到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積縮小，平衡正移； 1.75；
②氧氣得電子，化合價降低，故b電極是正極；由圖知在a電極二甲醚與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，故a電極的反應(yīng)式為（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：正；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；

點評：本題考查等效平衡、化學平衡的計算、化學電源新型電池等，題目難度較大，注意化學平衡的計算是本題的難點，注意差量法的應(yīng)用．