Question

（2011?揚州三模）二甲醚與水蒸氣重整制氫氣作為燃料電池的氫源，比其他制氫技術更有優(yōu)勢．主要反應為：
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③是主要的副反應，產(chǎn)生的CO能毒害燃料電池Pt電極．請回答下列問題：
（1）CH₃OCH₃（g）與水蒸氣重整制氫氣的熱化學方程式為

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）
A．反應過程在低溫進行，可減少CO的產(chǎn)生
B．增加進水量，有利于二甲醚的轉化，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②CH₃OH的轉化率
D．體系壓強升高，對制取氫氣不利，且對減少CO的產(chǎn)生幾乎無影響
（3）在溫度相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒壓，發(fā)生反應①，測得反應達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下．

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

下列說法正確的是

ABC

．（填字母序號）
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成燃料電池．該電池中負極上的電極反應式是

CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以合適的系數(shù)進行加減構造目標目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數(shù)，進行相應的加減，據(jù)此計算；
（2）A．對于反應③生成CO的過程是吸熱反應，低溫下有利于向逆反應進行，可減少CO的產(chǎn)生；
B．對于反應①，增加進水量，平衡向正反應移動，對于反應③增加進水量，有利于平衡向逆反應進行；
C．催化劑不能影響平衡影響；
D．體系壓強升高，反應②平衡向逆反應移動，對制取氫氣不利，反應③不受壓強影響，對減少CO的產(chǎn)生影響不大；
（3）恒溫恒壓下，甲、乙、丙到達平衡為等效平衡，對應各組分的含量完全相同、濃度相同，其中甲、乙對應各組分的物質的量相等，容器的體積相同，乙、丙轉化率相同，乙中物質的量為丙中對應各組分的2倍，據(jù)此結合選項計算判斷；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醚在負極放電，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．對于反應③生成CO的過程是吸熱反應，低溫下有利于向逆反應進行，可減少CO的產(chǎn)生，故A正確；
B．對于反應①，增加進水量，平衡向正反應移動，有利于二甲醚的轉化，對于反應③增加進水量，有利于平衡向逆反應進行，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②CH₃OH的轉化率，故C錯誤；
D．體系壓強升高，反應②平衡向逆反應移動，對制取氫氣不利，反應③不受壓強影響，但平衡體系中氫氣的濃度會影響反應③，對減少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，對應各組分的含量完全相同、濃度相同，令平衡時甲中甲醚為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、乙到達平衡為等效平衡，對應各組分的含量完全相同，對應各組分的物質的量相等，令甲醚的轉化率為α₁，則平衡時甲醚的物質的量為（1-α₁）mol，乙中平衡時甲醚的物質的量為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的量等于丙中混合氣體的物質的量，恒溫恒壓下，體積之比等于物質的量之比，故V₁＞V₃，故C正確；
D．恒溫恒壓下，甲、乙、丙到達平衡為等效平衡，對應各組分的含量完全相同、濃度相同，c₁=c₃，故D錯誤；
故選ABC；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醚在負極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應式為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O．

點評：考查熱化學方程式的書寫、反應熱的計算、影響平衡的因素、化學平衡的有關計算等，難度較大，（3）中計算是本題的易錯點、難點，注意根據(jù)等效平衡理解．