Question

(17分)二甲醚是一種重要的清潔燃料。合成二甲醚是解決能源危機(jī)的研究方向之一。

（1）用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)

（2）已知在一定溫度下，以下三個反應(yīng)的平衡常數(shù)為k1、k2、k3：

（3）二甲醚(CH3OCH3)燃料電池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介質(zhì)燃料電池電解100mL 1mo1的食鹽水(惰性電極)，電解一段時間后，收集到標(biāo)況下的氫氣2.24L(設(shè)電解后溶液體積不變)

①二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為_____________。

②電解后溶液的PH=_________________________

（4）工業(yè)合成氨的反應(yīng)為：mol-1

已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2L的密閉絕熱容器中進(jìn)行，測得數(shù)據(jù)如下表：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：

①0 min～1 min內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率為_________

②該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)k=________(保留兩位小數(shù))

③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2、NH3各1mol，化學(xué)平衡向_______(填“正向”、“逆向”或“不移動”)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)k___________(填“變大”“減小”或“不變”)

（5）常溫下，將0.2molHCOOH和0.1molNaOH溶液等體積混合，所得溶液的PH<7，說明HCOOH的電離程度____________HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”)。該溶液中[HCOOH]-[OH-]+[H+]=______mol

Answer 1

（17分）

⑴ -122.5 kJ·mol-1 (2分) ⑵ k3 =k1· k2 (2分)

⑶ ① CH3OCH3 - 12e- +3H2O = 2CO2+12H+ (2分) ② 14 (2分)

⑷ ① 0.05mol/(L·min) (2分)② 0.15 (2分) ③正向(1分) 不變(1分)

（5） 大于(1分) 0.05(2分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，將已知熱化學(xué)方程式中的CO、CH3OH消去，可得所求熱化學(xué)方程式，所以2CO2(g)+6H2(g)= CH3OCH3(g)+3 H2O(g)的△H＝（-90.7kJ/mol）×2+（-23.5kJ/mol）-（-41.2kJ/mol）×2=-122.5kJ/mol；

（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K1=c(CO)2/c(CO2)，K2= c(CO2) c(H2)/ c(CO) c(H2O)，K3= c(CO) c(H2)/ c(H2O)，所以K1 K2= K3；

（3）①二甲醚在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，所以失去電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式是CH3OCH3 -12e- +3H2O=2CO2+12H+；

②電解食鹽水的化學(xué)方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，生成2.24L氫氣，物質(zhì)的量是0.1mol，生成氯氣的物質(zhì)的量應(yīng)是0.1mol，而溶液中氯離子的物質(zhì)的量是0.1mol，所以最多生成劉強(qiáng)東物質(zhì)的量是0.05mol，則產(chǎn)生的氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.1mol，氯離子放電完全后，電解的實質(zhì)是電解水，所以氫氧根離子的濃度是0.1mol/0.1L=1mol/L，所以溶液的pH=14；

（4）①0 min～1 min內(nèi)氨氣的物質(zhì)的量增加0.2mol，則氮氣的物質(zhì)的量減少0.1mol，則N2的平均反應(yīng)速率=0.1mol/2L/1min=0.05 mol/(L·min)；

②該條件下平衡時各物質(zhì)的濃度是：氨氣1.00mol/2L=0.5mol/L，則氮氣的濃度是1.5mol/2L-0.5mol/L/2=0.5mol/L，氫氣的濃度是氮氣的3倍，為1.5mol/L，則反應(yīng)的平衡常數(shù)k=0.52/(0.5×1.53)=0.15；

③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2、NH3各1mol，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，因為溫度不變，則平衡常數(shù)不變；

（5）0.2mol/L的HCOOH與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合，得到的溶液為0.05mol/L的HCOOH和HCOONa的溶液，因為溶液呈酸性，說明HCOOH的電離程度大于HCOO-的水解程度；根據(jù)物料守恒，則2 c(Na+)= c(HCOOH)+c（HCOO-）=0.1mol/L，根據(jù)電荷守恒，則c(Na+)+ c(H＋)= c（OH－）+c（HCOO-），兩式結(jié)合可得c(HCOOH)- c（OH－）+ c(H＋)= c（OH－）+c（HCOO-）- c(H＋)= c(Na+)=0.05mol/L。

考點：考查蓋斯定律的應(yīng)用，平衡常數(shù)的計算，溶液pH的計算，電化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用，離子濃度的比較