Question

生物質能是一種潔凈、可再生能源。生物質氣(主要成分為 CO、CO₂、H₂ 等)與H₂混合，催化合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及許多烴類物質等，是生物質能利用的方法之一.

（1）已知碳的氣化反應在不同溫度下平衡常數的對數值（lgK）如下表:

反應：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，該反應的△H________0（選填：“＞”、“＜”、“＝”）；在900K時，該反應平衡常數的對數值（lgK）=_____________.

（2）甲醇是一種重要的能源和化工原料，工業上合成甲醇的反應為：CO+2H₂⇌CH₃OH．現已知：H₂(g)、CO(g)、CH₃OH(l)的燃燒熱ΔH分別為-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。則：CH₃OH不完全燃燒生成CO和液態H₂O的熱化學反應方程式                         .

（3）在一定溫度、壓強和催化條件下，工業上用CO和H₂反應生成二甲醚，同時產生一種參與大氣循環的無機物。則該反應的化學反應方程式為：                         ．

（4）下圖左為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．a電極上發生反應的電極反應式為                                  .

（5）連接下圖右裝置的電源為（4）問中的二甲醚燃料電池。接通電源一段時間后，觀察到裝置中電解質溶液顏色由無色變為藍色，并逐漸加深。則該裝置中的Cu電極應與二甲醚燃料電池中       電極（填a或b）相連。通電時發生反應的總的離子反應方程式為：                     .

 

Answer 1

【答案】

（1）＜；   0.36  （2）CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）；△H=-443.5KJ/mol

（3）3CO+3H₂ =（CH₃）₂O+CO₂或者2CO+4H₂ =（CH₃）₂O+ H₂O，

（4）（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺（5）b   Cu+2H⁺Cu²⁺+H₂↑

【解析】

試題分析：K1={ C(CO)·C(H₂)} /C(H₂O);K2= { C(CO₂)·C²(H₂)} /C²(H₂O) ②-①整理得：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)，它的平衡常數為：K={ C(CO₂)·C(H₂)} /{ C(CO) ·C(H₂O)}.=K2/K1. K越大，lgK就越大。升高溫度Ｋ減小，說明升高溫度化學平衡向逆反應方向移動。根據化學平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動。逆反應是吸熱反應。所以正反應為放熱反應。所以△H＜０.在900K時，該反應平衡常數的對數值lgK =lgK2/K1=lgK2-lgK1=-0.03+0.39=0.36. （2）由題意可寫出CO、CH3OH燃燒的熱化學方程式①CO(g)+(1/2)O₂(g)=CO₂(g)  △H=-283.0KJ/mol；②CH₃OH（l）+(3/2)O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O. ②-①得：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）；△H=-443.5KJ/mol。（3）根據題意可得反應的化學方程式：3CO+3H₂ =（CH₃）₂O+CO₂或者2CO+4H₂ =（CH₃）₂O+ H₂O。（4）在燃料電池中，通入燃料的電極作負極，通入氧氣的電極作正極。a電極及負極上發生反應的電極反應式是：（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺。（5）在電解池中觀察到裝置中電解質溶液顏色由無色變為藍色，并逐漸加深。說明Cu失去了電子。Cu電極作陽極。二甲醚燃料電池中b電極（即正極）相連。通電時發生反應的總的離子反應方程式為：Cu+2H⁺Cu²⁺+H₂↑。

考點：考查原電池、電解池的反應原理及化學平衡常數的計算、熱化學方程式的書寫等知識。