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）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(dāng)兩者1：1催化反應(yīng)，其原子利用率達(dá)100%，合成的物質(zhì)可能是

cd

．
a．汽油    b．甲醇      c．甲醛     d．乙酸
（2）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(dá)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
平衡常數(shù)	K1	K2	K3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α 1	α 2	α 3

下列說法正確的是

ac

．
a．c₁=c₂      b.2Q₁=Q₃         c．K₁=K₃      d．α₂+α₃＜100%
（3）在一定溫度和壓強(qiáng)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(dá)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：反應(yīng)開始時：v_（正）＞v_（逆）的理由是：

反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫、同壓下，達(dá)到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積縮小，平衡正移

．
平衡時，n（CH₃OCH₃）=

1.75

mol．
②右圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．b電極是

正

極（填“正”或“負(fù)”）；a電極的反應(yīng)式為

（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和化合反應(yīng)的定義和特點(diǎn)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；
（2）A．根據(jù)是否形成等效平衡解題；
B．增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動；
C．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；
D．無法求出轉(zhuǎn)化率；
（3）①反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變；用差量法解題，方程式中3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）減少了4mol；
②負(fù)極失電子，正極得電子；（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

解答：解：（1）“綠色化學(xué)”能實(shí)現(xiàn)零排放，即反應(yīng)物中的原子利用率達(dá)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(xué)計量數(shù)之比為1：1，則只要各選項中的化學(xué)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；
（2）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(qiáng)比甲大，平衡向右進(jìn)行，放出的熱量2Q₁＜Q₃，故B錯誤；
C．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度相同，平衡常數(shù)相同，故C正確；
D．無法求出轉(zhuǎn)化率，故D錯誤，
故答案為：ac；
（3）①反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫、同壓下，達(dá)到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積縮小；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，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(dá)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(diǎn)評：本題考查等效平衡，化學(xué)平衡的計算，化學(xué)電源新型電池等，難度較大，注意化學(xué)平衡的計算是本題的難點(diǎn)，注意差量法的應(yīng)用．