20．二甲醚（CH3OCH3）是一種應(yīng)用前景廣闊的清潔燃料，以CO和H2為原料生產(chǎn)二甲醚主要發(fā)生以下三個反應(yīng)：
編號熱化學(xué)方程式
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-99kJ•mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-24kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ•mol-1
回答下列問題：
（1）該工藝的總反應(yīng)為3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H
該反應(yīng)△H=-245.6kJ/mol，化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=K=K12．K2．K3
（2）普通工藝中反應(yīng)①和反應(yīng)②分別在不同的反應(yīng)器中進(jìn)行，無反應(yīng)③發(fā)生．該工藝中反應(yīng)③的發(fā)生提高了CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動．
（3）以$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$=2通入1L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4H2（g）+2CO（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H，
其CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖所示：

則該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”或“＜”或“=”），在P3和316℃反應(yīng)達(dá)到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率等于50%，圖中壓強(qiáng)的大小關(guān)系為P1＞P2＞P3，理由是增大壓強(qiáng)平衡正向移動CO轉(zhuǎn)化率增大．
（4）以二甲醚（CH3OCH3）為原料設(shè)計電池，一個電極通入空氣，另一個電極通入二甲醚蒸氣，KOH溶液為電解質(zhì)，則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+16OH -=2CO32-+11H2O ．

分析 （1）由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③得3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g），△H進(jìn)行相應(yīng)的改變；化學(xué)平衡常數(shù)K=K12．K2．K3；
（2）新工藝中反應(yīng)③消耗反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，減小生成物的濃度，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）升高溫度CO轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動；H2和CO的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)比，則兩者的轉(zhuǎn)化率相等；相同溫度下，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，則CO轉(zhuǎn)化率增大；
（4）該燃料電池中，負(fù)極上二甲醚失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子．

解答 解：（1）2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-90.0kJ．mol-1 ①
2CH3OH（g）?CH3OCH（g）+H2O （g）△H=-24.5kJ．mol-1②
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.1kJ．mol-1③
由蓋斯定律可知，通過①×2+②+③可得所求反應(yīng)方程式，則△H=-90.0kJ/mol×2-24.5kJ/mol-41.1kJ/mol=-245.6kJ/mol，所以熱反應(yīng)方程式為：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-245.6kJ/mol，化學(xué)平衡常數(shù)K=K12．K2．K3；
故答案為：-245.6kJ/mol；K12．K2．K3；
（2）反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，從而提高CH3OCH3的產(chǎn)率，
故答案為：反應(yīng)③消耗了反應(yīng)②中的產(chǎn)物H2O，使反應(yīng)②的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）升高溫度CO轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；H2和CO的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)比，則兩者的轉(zhuǎn)化率相等，則氫氣轉(zhuǎn)化率為50%；相同溫度下，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，則CO轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)CO轉(zhuǎn)化率知，P1＞P2＞P3，
故答案為：＜；50%；P1＞P2＞P3；增大壓強(qiáng)平衡正向移動CO轉(zhuǎn)化率增大；
（4）二甲醚、空氣、KOH溶液為原料總電池反應(yīng)方程式為：CH3OCH3+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O，正極電極反應(yīng)式為：3O2+6H2O+2e-=12e-，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+16OH -=2CO32-+11H2O，
故答案為：CH3OCH3-12e-+16OH -=2CO32-+11H2O．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計算、外界條件對化學(xué)平衡移動影響、原電池原理等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生對化學(xué)平衡移動影響因素的理解和靈活運(yùn)用，知道溫度、壓強(qiáng)如何影響平衡移動，難點(diǎn)是（4）題電極反應(yīng)式的書寫．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：計算題

2．常溫下，將一定濃度的NaOH溶液逐滴加入到20.00mL一定物質(zhì)的量濃度的硫酸溶液中，反應(yīng)過程中溶液pH和所加NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示：
（1）由圖可知，硫酸的物質(zhì)的量濃度為多少？
（2）計算NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度：
（3）計算加入10mLNaOH溶液時，溶液的pH（已知1g2=0.3，混合后溶液的體積按混合前兩種溶液的體積之和計算）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

11．氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要應(yīng)用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一．
（1）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol-l  C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-l
2C（s）+O 2（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol-l
請寫出NO和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H=-746.5kJ•mol-1．
（2）N2O5在一定條件下可發(fā)生分解：2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）．某溫度下測得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時間的變化如下表：
t/min0.001.002.003.004.005.00
c（N2O5）/（mol•L-1）1.000.710.500.350.250.17
①反應(yīng)開始時體系壓強(qiáng)為P0，第3.00min時體系壓強(qiáng)為p1，則p1：p0=1.975；2.00min～5.00min內(nèi)，O2的平均反應(yīng)速率為0.055mol•L-1•min-1．
②一定溫度下，在恒容密閉容器中充入一定量N2O5進(jìn)行該反應(yīng)，能判斷反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是a．
a．容器中壓強(qiáng)不再變化              b．NO2和O2的體積比保持不變
c．2υ正（NO2）=υ逆（N2O5）       d．氣體的平均相對分子質(zhì)量為43.2，且保持不變
（3）N2O4與NO2之間存在反應(yīng)：N2O4（g）?2NO2（g）△H=QkJ•mol-l．將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率[α（N2O4）]隨溫度變化如圖1所示．

如圖1中a點(diǎn)對應(yīng)溫度下，已知N2O4的起始壓強(qiáng)p0為200kPa，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=213.3KPa（小數(shù)點(diǎn)后保留一位數(shù)字，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．
（4）將固體氫氧化鈉投入0.1mol/L的HN3（氫疊氮酸）溶液當(dāng)中，溶液的體積1L（溶液體積變化忽略不計）溶液的pH變化如圖2所示，HN3的電離平衡常數(shù)K=1×10-5，B點(diǎn)時溶液的pH=7，計算B點(diǎn)時加入溶液的氫氧化鈉的物質(zhì)的量0.099mol．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實驗題

8．乙醇汽油是被廣泛使用的新型清潔燃料，工業(yè)生產(chǎn)乙醇的一種反應(yīng)原理為：
2CO（g）+4H2 （g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H1=-a kJ•mol-1．
已知：H2O（l）═H2O（g）△H2=+b kJ•mol-1
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-c kJ•mol-1
（1）以CO2（g）與H2（g）為原料也可合成乙醇，其熱化學(xué)方程式如下：
2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（l）△H=-（a+3b-2c）kJ•mol-1．
（2）CH4和H2O（g）在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH4+H2O（g）?CO+3H2，該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如表：
溫度/℃8001000110012001400
平衡常數(shù)0.451.9248.1276.51771.5
①反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）；
②T℃時，向2L密閉容器中投入2.00molCH4和2.00mol H2O（g），5小時后測得反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時c（CH4）=0.333mol•L-1，則T=1100℃，該溫度下達(dá)到平衡時H2的平均生成速率為0.400mol/（L•h）（保留3位有效數(shù)字）．
（3）汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題．
用CxHy（烴）催化還原NOx可消除氮氧化物的污染．寫出CH4與NO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH4+2NO2 $\stackrel{催化劑}{→}$N2+CO2+2H2O．
（4）乙醇-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子．
固體電解質(zhì)里O2-的移動方向是向負(fù)極（填“正極”或“負(fù)極”）移動，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為C2H6O+6O2--12e-=2CO2+3H2O．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

15．回答下列問題：
（1）已知兩種同素異形體A、B的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
A（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.51kJ/mol   
B（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-395.41kJ/mol
則兩種同素異形體中較穩(wěn)定的是（填“A”或“B”）A．
（2）工業(yè)上用H2和Cl2反應(yīng)制HCl，各鍵能數(shù)據(jù)為：H-H：436kJ/mol，Cl-Cl：243kJ/mol，H-Cl：431kJ/mol．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol．
（3）合成氣（CO和H2為主的混合氣體）不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制備合成氣的方法有多種，用甲烷制備合成氣的反應(yīng)為：
①2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）；△H1=-72kJ•mol-1
②CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；△H2=+216kJ•mol-1
氫氣與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-252kJ•mol-1．
現(xiàn)有1mol由H2O（g）與O2組成的混合氣，且O2的體積分?jǐn)?shù)為x，將此混合氣與足量CH4充分反應(yīng)．
若x=0.2時，反應(yīng)①放出的能量為14.4kJ．
若x=0.75時，反應(yīng)①與②放出（或吸收）的總能量為0．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

5．下列化學(xué)用語表達(dá)正確的是（　　）
A．F-的原子結(jié)構(gòu)示意圖：B．乙烯的結(jié)構(gòu)簡式：CH2CH2
C．葡萄糖的分子式：C6H12O6D．二氧化碳的電子式：

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

12．豐富的CO2完全可以作為新碳源，解決當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的碳源（石油和天然氣）到本世紀(jì)中葉將枯竭的危機(jī)．
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2和H2在230℃催化劑條件下轉(zhuǎn)化生成甲醇（CH3OH）蒸汽和水蒸氣CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）．如圖表示恒壓容器中充入1mol CO2和3mol H2，轉(zhuǎn)化率達(dá)50%時放出熱量19.6KJ寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-39.2 kJ•mol-1．
（2）另外工業(yè)上還可用CO和H2制備甲醇． 反應(yīng)為CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），某溫度下，在容積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，其相關(guān)數(shù)據(jù)如圖：t min至2t min時速率變化的原因可能是升溫或使用了催化劑；
（3）CO2在一定條件下，還可以與H2合成二甲醚：2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）．
將2.5mol H2與b mol CO2置于容積為1L的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時，測得實驗數(shù)據(jù)如表：
500600700800
1.67X33
1.256043Y
0.83Z32w
①降溫時，上述平衡向正反應(yīng)方向移動（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）．
②表中y、z的大小關(guān)系為B．
A．y=z           B．y＞z            C．y＜z           D．無法判斷
③表中x、y、z、w對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為Kx、Ky、Kz、Kw，它們之間的大小關(guān)系為Kx＞Kz＞Ky=Kw．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：解答題

9．回答下列問題：
（1）已知兩種同素異形體A、B的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
A（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.51kJ/mol
B（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-395.41kJ/mol
則兩種同素異形體中較穩(wěn)定的是（填“A”或“B”）A．
（2）工業(yè)上用H2和Cl2反應(yīng)制HCl，各鍵能數(shù)據(jù)為：H-H：436kJ/mol，Cl-Cl：243kJ/mol，H-Cl：431kJ/mol．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol．
（3）合成氣（CO和H2為主的混合氣體）不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制備合成氣的方法有多種，用甲烷制備合成氣的反應(yīng)為：
①2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）；△H1=-72kJ•mol-1
②CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；△H2=+216kJ•mol-1
氫氣與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-252kJ•mol-1．
現(xiàn)有1mol由H2O（g）與O2組成的混合氣，且O2的體積分?jǐn)?shù)為x，將此混合氣與足量CH4充分反應(yīng)．若x=0.2時，反應(yīng)①放出的能量為14.4kJ．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：選擇題

10．下列各組物質(zhì)中，分子數(shù)相同的是（　�。�
A．5 L Cl2與5 L HCl
B．36 g H2O與44.8 L CO2
C．25℃，1.01×105 Pa時，等體積的空氣與H2
D．0.2 mol O2與標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L水

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