Question

【題目】以C、CO、CO2、CH4等含1個碳原子的物質為原料，可以合成一些化工原料和燃料。

（1）碳原子的核外電子排布式是___，其最外層有___種運動狀態不同的電子。

（2）上述物質中屬于非極性分子的是___。

（3）合成氣（CO和H2)在不同催化劑的作用下，可以合成不同的物質。

①用合成氣制備二甲醚時，還產生了一種常溫為液態的氧化物，寫出制備二甲醚的化學方程式____。

②僅用合成氣為原料不可能合成的物質是___(填字母序號)。

a.甲醇 b.乙二醇 c.乙二酸 d.尿素

工業上可用CO2生產燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)+Q（Q>0）。在2L的密閉容器中，發生上述反應：測得n(CO2)和n(CH3OH）隨時間變化如圖所示。

（4）該反應的化學平衡常數的表達式K=___，如果平衡常數K減小，平衡___(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)移動。

（5）從反應開始到平衡，H2的平均反應速率v（H2）=___。

（6）為了提高CH3OH的產量，理論上可以采取的合理措施有___、___（任寫2條措施）。

（7）常溫常壓下，16g液態甲醇完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出369.2kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式___。

Answer 1

【答案】1s22s22p2 4 CO2、CH4 2CO+4H2→CH3OCH3+H2O cd K= 向逆反應方向 0.1125mol/(L·min) 將CH3OH液化，及時移走 適當增大壓強 CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-738.4 kJmol-1

【解析】

(1)碳原子的核電荷數是6，其原子結構示意圖為；

(2)不同元素原子之間存在極性鍵，分子內正負電荷中心重合的分子為非極性分子，特別注意由極性鍵構成的分子不一定是極性分子；

(3)①用CO和H2制備二甲醚時，還產生了一種常溫為液態的氧化物，應為H2O，結合原子守恒寫出發生反應的化學方程式；

②根據質量守恒定律，反應前后元素種類不變進行分析；

(4)化學平衡常數是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比；溫度改變，平衡常數改變，且改變溫度平衡正向移動時，平衡常數增大；

(5)圖示可知反應中反應進行到10min時達到平衡狀態，此時CO2的變化物質的量為1.0mol-0.25mol=0.75mol，由CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知H2的變化物質的量為0.75mol×3=2.25mol，結合v(H2)=計算；

(6)為了提高CH3OH的產量，理論上應該采取措施促進平衡正向移動即可；

(7)25℃，1.01×105Pa時，16g 液態甲醇的物質的量為=0.5mol，則0.5mol液態甲醇完全燃燒，生成液態水，放出369.2kJ的熱量，依據書寫熱化學方程式的方法寫出該反應的熱化學方程式。

(1)碳原子的核電荷數是6，其原子結構示意圖為，則碳原子的核外電子排布式是1s22s22p2，其最外層有4個電子，即有4種運動狀態不同的電子；

(2)C是單質，構成微粒是原子，不存在分子；CO是雙原子分子，含有極性鍵且是極性分子；CO2是直線型分子，CH4是正四面體結構，兩者分子結構中電荷的分布是均勻的，對稱的，均為非極性分子；

(3)①用CO和H2制備二甲醚時，還產生了一種常溫為液態的氧化物，應為H2O，則發生反應的化學方程式為2CO+4H2=CH3OCH3+H2O；

②根據質量守恒定律，反應前后元素種類不變進行分析；

②a．甲醇的結構簡式為CH3OH ，分子式為CH4O，可看成是CO和H2按物質的量之比1:2合成甲醇，故a正確；

b．乙二醇的分子式為C2H6O2，可看成是CO和H2按物質的量之比2:3合成乙二醇，故b正確；

c．乙二酸的分子式為C2H2O4，則CO和H2無法按一定物質的量之比合成乙二酸，故c錯誤；

d．尿素分子式為CON2H4，合成氣CO和H2中不含氮元素，則CO和H2無法合成尿素，故d錯誤；

故答案為cd；

(4)反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常數表達式K=；平衡常數K減小，說明反應進行的限度降低，平衡向逆反應方向；

(5)圖示可知反應中反應進行到10min時達到平衡狀態，此時CO2的變化物質的量為1.0mol-0.25mol=0.75mol，由CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知H2的變化物質的量為0.75mol×3=2.25mol，則從反應開始到平衡，H2的平均反應速率v(H2)===0.1125mol/(L·min)；

(6)為提高CH3OH的產量，改變條件促進平衡正向移動，可以是將CH3OH液化，及時移走或適當增大壓強；

(7)25℃，1.01×105Pa時，16g 液態甲醇物質的量為0.5mol，完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出369.2kJ的熱量，1mol甲醇完全燃燒生成液態水釋放的能量為369.2kJ×2=738.4kJ，則該反應的熱化學方程式為CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-738.4 kJmol-1。