下圖是煤化工產業鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題:I.已知該產業鏈中某反應的平衡常數表示式為:K＝，它...

問題詳情：

下圖是煤化工產業鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題:

I.已知該產業鏈中某反應的平衡常數表示式為:K＝，它所對應反應的化學方程式為                                             。

II.二*醚(CH3OCH3)在未來可能替代柴油和液化氣作為潔淨液體燃料使用，工業上以CO和H2為原料生產CH3OCH3。工業製備二*醚在催化反應室中(壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃)進行下列反應:

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)            △H1＝－90.7kJ·mol－1

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)                               △H2＝－23.5kJ·mol－1

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)   △H3＝－41.2kJ·mol－1

(1)催化反應室中總反應的熱化學方程式為                   。

830℃時反應③的K＝1.0，則在催化反應室中反應③的K      1.0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)在某溫度下，若反應①的起始濃度分別為:c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2.4 mol/L，5 min後達到平衡，CO的轉化率為50％；若反應物的起始濃度分別為:c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L，達到平衡後，c(CH3OH)＝2 mol/L，則a＝         mol/L。

(3)反應②在t℃時的平衡常數為400，此溫度下，在0.5L的密閉容器中加入一定的*醇，反應到某時刻測得各組分的物質的量濃度如下:

①此時刻v正    v逆(填“大於”“小於”或“等於”)

②平衡時二*醚的物質的量濃度是                     。

(4)以二*醚、空氣、KOH 溶液為原料，以石墨為電極可直接構成燃料電池，則該電池的負極反應式為                    ；若以1.12L/min(標準狀況)的速率向電池中通入二*醚，用該電池電解500mL2mol/L CuSO4溶液，通電0.50 min後，計算理論上可析出金屬銅的質量為                。

【回答】

【*】I. C(s) + H2O(g)  CO(g)+H2(g)

II. (1)3CO(g)＋3H2(g)  CH3OCH3(g) ＋CO2(g)  △H1＝－246.1kJ·mol－1   大於

(2)5.4

(3) 大於    1.6mol/L

(4)CH3OCH3 -12e-+16OH -2+11H2O     9.6g

【解析】本題主要考查的是熱化學方程式和化學平衡的計算。

I.因為K＝，所以該反應的方程式為：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，注意C為固態，不列入平衡常數表示式，故*為：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；

II. (1)依據蓋斯定律將方程式變形①´2+②+③得3CO(g)＋3H2(g)  CH3OCH3(g) ＋CO2(g)  △H＝△H1´2+△H2+△H3=－246.1kJ·mol－1，反應③為放熱反應降低溫度平衡正向移動K值增大，830℃時反應③的K＝1.0，則在催化反應室中溫度為230~280℃，所以K值增大，K>1.0，故*為：3CO(g)＋3H2(g)  CH3OCH3(g) ＋CO2(g)；△H1＝－246.1kJ·mol－1；大於。

(2)

K===

因為溫度相同，所以改變初始濃度後平衡常數不變

K===    a=5.4mol/L

故*為：a=5.4mol/L。

(3) Qc===2.4   K=400，Qc<K，平衡向正反應方向，v正>v逆

設生成的二*醚的物質的量濃度x。

K===400       x=0.36，c(CH3OCH3)=1.24+0.36=1.6。

故*為：1.6mol/L。

(4)二*醚、空氣、KOH溶液為原料，總電池反應方程式為：

CH3OCH3+3O2+4OH-2+5H2O    ①

正極電極反應式為：3O2+6 H2O+12e-   12OH-     ②

①-②得：CH3OCH3-12e-+16OH-2+11H2O

n(CH3OCH3)=1.12L/min´0.5min¸22.4L/mol=0.025mol

n(Cu2+)=0.5L´2mol/L=1mol

理論上可以析出9.6g銅。

故*為：CH3OCH3 -12e-+16OH -2+11H2O；9.6g。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題