Question

（2011?揚(yáng)州三模）二甲醚與水蒸氣重整制氫氣作為燃料電池的氫源，比其他制氫技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)．主要反應(yīng)為：
①CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g）△H=+37kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）+H₂O（g）?3H₂（g）+CO₂（g）△H=+49kJ?mol^-1
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H=+41.3kJ?mol^-1
其中反應(yīng)③是主要的副反應(yīng)，產(chǎn)生的CO能毒害燃料電池Pt電極．請(qǐng)回答下列問題：
（1）CH₃OCH₃（g）與水蒸氣重整制氫氣的熱化學(xué)方程式為

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）?6H₂（g）+2CO₂（g）△H=135kJ?mol^-1

．
（2）下列采取的措施和解釋正確的是

ABD

．（填字母序號(hào)）
A．反應(yīng)過程在低溫進(jìn)行，可減少CO的產(chǎn)生
B．增加進(jìn)水量，有利于二甲醚的轉(zhuǎn)化，并減少CO的產(chǎn)生
C．選擇在低溫具有較高活性的催化劑，有助于提高反應(yīng)②CH₃OH的轉(zhuǎn)化率
D．體系壓強(qiáng)升高，對(duì)制取氫氣不利，且對(duì)減少CO的產(chǎn)生幾乎無影響
（3）在溫度相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒壓，發(fā)生反應(yīng)①，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下．

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1mol CH3OCH3、1mol H2O	2mol CH3OH	1mol CH3OH
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	吸收a kJ	放出b kJ	放出c kJ
平衡時(shí)體積（L）	V1	V2	V3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α 1	α 2	α 3

下列說法正確的是

ABC

．（填字母序號(hào)）
A．a(chǎn)+2c=37    B．α₁+α₂=1    C．V₁＞V₃   D．c₁=2c₃
（4）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極也可直接構(gòu)成燃料電池．該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是

CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此計(jì)算；
（2）A．對(duì)于反應(yīng)③生成CO的過程是吸熱反應(yīng)，低溫下有利于向逆反應(yīng)進(jìn)行，可減少CO的產(chǎn)生；
B．對(duì)于反應(yīng)①，增加進(jìn)水量，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，對(duì)于反應(yīng)③增加進(jìn)水量，有利于平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行；
C．催化劑不能影響平衡影響；
D．體系壓強(qiáng)升高，反應(yīng)②平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，對(duì)制取氫氣不利，反應(yīng)③不受壓強(qiáng)影響，對(duì)減少CO的產(chǎn)生影響不大；
（3）恒溫恒壓下，甲、乙、丙到達(dá)平衡為等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同、濃度相同，其中甲、乙對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，容器的體積相同，乙、丙轉(zhuǎn)化率相同，乙中物質(zhì)的量為丙中對(duì)應(yīng)各組分的2倍，據(jù)此結(jié)合選項(xiàng)計(jì)算判斷；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水．

解答：解：（1）已知：①CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?2CH₃OH（g）△H=+37kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）+H₂O（g）?3H₂（g）+CO₂（g）△H=+49kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①+②×2得CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）?6H₂（g）+2 CO₂（g）△H=135 kJ?mol^-1 
故答案為：CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）?6H₂（g）+2 CO₂（g）△H=135 kJ?mol^-1；
（2）A．對(duì)于反應(yīng)③生成CO的過程是吸熱反應(yīng)，低溫下有利于向逆反應(yīng)進(jìn)行，可減少CO的產(chǎn)生，故A正確；
B．對(duì)于反應(yīng)①，增加進(jìn)水量，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，有利于二甲醚的轉(zhuǎn)化，對(duì)于反應(yīng)③增加進(jìn)水量，有利于平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，并減少CO的產(chǎn)生，故B正確；
C．催化劑不能影響平衡影響，加入催化劑不能提高反應(yīng)②CH₃OH的轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤；
D．體系壓強(qiáng)升高，反應(yīng)②平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，對(duì)制取氫氣不利，反應(yīng)③不受壓強(qiáng)影響，但平衡體系中氫氣的濃度會(huì)影響反應(yīng)③，對(duì)減少CO的產(chǎn)生影響不大，故D正確；
故選ABD．
（3）A．恒溫恒壓下，甲、丙為等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同、濃度相同，令平衡時(shí)甲中甲醚為nmol，則丙中甲醚為0.5nmol，甲中吸收的熱量為（1-n）×37kJ=akJ，丙中放出的熱量為0.5n×37kJ=ckJ，整理得a+2c=37，故A正確；
B．恒溫恒壓下，甲、乙到達(dá)平衡為等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同，對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，令甲醚的轉(zhuǎn)化率為α₁，則平衡時(shí)甲醚的物質(zhì)的量為（1-α₁）mol，乙中平衡時(shí)甲醚的物質(zhì)的量為2α₂mol×

1

2

=α₂mol，故（1-α₁）=α₂，整理得α₁+α₂=1，故B正確； 
C．甲中混合氣體的物質(zhì)的量等于丙中混合氣體的物質(zhì)的量，恒溫恒壓下，體積之比等于物質(zhì)的量之比，故V₁＞V₃，故C正確；
D．恒溫恒壓下，甲、乙、丙到達(dá)平衡為等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同、濃度相同，c₁=c₃，故D錯(cuò)誤；
故選ABC；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．

點(diǎn)評(píng)：考查熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)熱的計(jì)算、影響平衡的因素、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算等，難度較大，（3）中計(jì)算是本題的易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意根據(jù)等效平衡理解．