Question

（12分）“生物質"是指由植物或動物生命體衍生得到的物質的總稱。“生物質能”是人類解決能源危機的一種重要的能源。“生物質”在一定條件下可氣化為CO、H₂等原料氣，進而合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃),相關反應為：
 
請根據圖示回答問題：

(1) 由H₂和CO合成二甲醚的熱化學方程式是                                      。                      
(2) 在T₁、T₂溫度下，向兩個容積相同的密閉容器中分別通入1molCO和2molH₂合成甲醇，則T₁、T₂溫度下對應反應的平衡常數K₁_______K₂(選填“<”、“>”或“=”)。
(3) 在一定條件下，向一個容積可變的密閉容器中充入4molH₂、2molCO、1molCH₃OCH₃（g）和1molH₂0(g),經一定時間反應②達到平衡狀態，此時測得混合氣體密度是相同條件下起始時的1.6倍。反應開始時正、逆反應速率的大小關系為V(正)_______V(逆）（選填“ >”、“< ”或“=”)，平衡時=_________mol。
(4) 右圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。（a、b均為多孔性Pt電極）

b電極是_______極：（填“正”或“負”）
a電極上的電極反應為___         ____。

Answer 1

（12分）(1)  4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H＝－186.1 kJ/mol
(2) ﹥            (3) ﹥ ； 1.75（4）正   CH₃OCH₃ – 12e^- +3H₂O = 2CO₂ + 12H⁺

解析試題分析：（1）根據圖像可知，該反應的反應熱△H＝－162.6kJ/mol－23.5 kJ/mol＝－186.1 kJ/mol，所以該反應的熱化學方程式是4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H＝－186.1 kJ/mol。
（2）根據圖像可知T₂曲線首先達到平衡狀態，說明T₂＞T₁。但溫度越高，甲醇的物質的量越少，這說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動，即正反應是放熱反應，所以K₁＞K₂。
（3）根據方程式可知，該反應是體積減小的。由于氣體的質量不變，所以如果平衡時混合氣體密度是相同條件下起始時的1.6倍，就說明反應是向正反應方向進行的，因此反應開始時正、逆反應速率的大小關系為V(正) ＞V(逆）。     4H₂(g)+2CO(g)  CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)
起始量（mol） 4      2              1      1
轉化量（mol） 4x     2x             x       x
平衡量（mol）4－4x  2－2x         1＋x    1＋x
則
解得x＝0.75mol
所以平衡時二甲醚的物質的量是1.75mol
（4）氧氣得到電子，在正極通入，所以b電極是正極；a電極是負極，二甲醚失去電子，由于存在質子交換膜，所以負極電極反應式是CH₃OCH₃－12e^-＋3H₂O ＝2CO₂＋12H⁺。
考點：考查反應熱的計算、平衡常數的判斷、可逆反應的有關計算以及電極名稱的判斷和電極反應式的書寫
點評：該題是高考中的常見題型，試題綜合性強，難度較大。試題注重基礎和能力的雙向考查，有利于培養學生分析問題、解決問題的能力，也有助于培養學生的應試能力，提高學生的學習效率。