Question

甲醇被稱為21世紀(jì)的燃料，甲烷可制成合成氣（CO、H₂），再制成甲醇．
（1）已知：
①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=-35.4kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₃=165.0kJ?mol^-1
則CH₄（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）工業(yè)上常用Cu（NH₃）₂Ac溶液來吸收合成氣中的CO，反應(yīng)為：
Cu（NH₃）₂Ac（aq）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]Ac?CO（aq）△H＜0
則從溫度、壓強(qiáng)的角度看，Cu（NH₃）₂Ac溶液吸CO的適宜條件應(yīng)是

 

．
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
反應(yīng)B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△N＜0
①對(duì)反應(yīng)A，某溫度下將4mol CO₂（g）和12mol H₂（g）充入2L的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得c[CO₂（g）]=0.5mol?L^-1，則反應(yīng)的平衡常數(shù)

 

．
②對(duì)反應(yīng)B，在一定溫度下，將1 mol CO（g）和2mol H₂（g）充入容積不變的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，可提高CO轉(zhuǎn)化率的措施有

 

（填字母）
a．降低溫度　　　　　　　　　　　　b．增加CO（g）的量
c．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大          d．再充入1mol CO（g）和2mol H₂（g）
（4）CO可以合成二甲醚，二甲醚可作為燃料電池的燃料，試寫出二甲醚堿性燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：

 

．已知參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量電極材料放出電能的大小稱為該電池的比能量，則二甲醚堿性燃料電池與乙醇?jí)A性燃料電池相比較，下列說法正確的是

 

．（填字母）
A．兩種燃料互為同分異構(gòu)體，分子式相同，比能量相向
B．兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同，斷鍵時(shí)所需能童相同，比能量相同
C．兩種燃料所含共價(jià)鍵種類不同，斷鍵時(shí)所需能量不同，比能量不同
（5）某有機(jī)物由C、H、Al三種元素組成，其摩爾質(zhì)量為72g/mol，其中Al、C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為37.5%和50%．該物質(zhì)與水劇烈反應(yīng)生成CH₄，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知熱化學(xué)方程式和目標(biāo)方程式分析；
（2）根據(jù)方程可知，加壓和采取較低的溫度可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于CO的吸收；
（3）利用三段式求出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

計(jì)算；
（4）堿性條件下，二甲醚在負(fù)極放電生成碳酸根離子和水；二甲醚與乙醇的結(jié)構(gòu)不同，所以含有的共價(jià)鍵的種類不同，斷鍵時(shí)吸收的能量不同；
（5）根據(jù)Al、C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為37.5%和50%，求出氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再求出化學(xué)式，根據(jù)信息寫出方程式．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+

1

2

O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H₂=-35.4kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H₃=165.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律，把①×2-③得CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g），所以△H=（206.2kJ?mol^-1）×2-（165.0kJ?mol^-1）=247.4 kJ?mol^-1，
所以CH₄（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成CO（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4 kJ?mol^-1；
故答案為：CH₄（g）+CO₂ （g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4 kJ?mol^-1；
（2）已知Cu（NH₃）₂Ac（aq）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]Ac?CO（aq）△H＜0，該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的放熱反應(yīng)，所以降低溫度和增大壓強(qiáng)有利于平衡正移，所以吸CO的適宜條件應(yīng)是低溫、高壓；
故答案為：低溫、高壓；
（3）某溫度下將4mol CO₂（g）和12mol H₂（g）充入2L的密閉容器中，則反應(yīng)前c（CO₂）=2mol/L，c（H₂）=6mol/L，反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得c[CO₂（g）]=0.5mol/L，
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：2      6          0          0
變化（mol/L）：1.5    4.5        1.5         1.5
平衡（mol/L）：0.5    1.5        1.5         1.5
則反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

1.5×1.5

1．53×0.5

=

4

3

，
故答案為：

4

3

；
（4）堿性條件下，二甲醚在負(fù)極放電生成碳酸根離子和水，其電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
A．兩種燃料互為同分異構(gòu)體，分子式相同，屬于不同物質(zhì)，所以比能量不相向，故錯(cuò)誤；
B．兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同，但是共價(jià)鍵種類不同，所以斷鍵時(shí)所需能量不相同，比能量不相同，故錯(cuò)誤；
C．兩種燃料的結(jié)構(gòu)不同，則所含共價(jià)鍵種類不同，斷鍵時(shí)所需能量不同，比能量不同，故正確；
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；C；
（5）某有機(jī)物由C、H、Al三種元素組成，其摩爾質(zhì)量為72g/mol，其中Al、C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為37.5%和50%，則H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%-37.5%-50%=12.5%，
所以N（C）：N（H）：N（Al）=

50%

12

：

12.5%

1

：

37.5%

27

=3：1：9，所以其分子式為Al（CH₃）₃，
該物質(zhì)與水劇烈反應(yīng)生成CH₄和Al（OH）₃，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
故答案為：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、平衡常數(shù)的計(jì)算、電極方程式的書寫、化學(xué)式的確定和方程式的書寫等，考查的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，難度較大．