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的產生
B．增加進水量，有利于二甲醚的轉化，并減少CO的產生
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，發生反應①，測得反應達到平衡時的有關數據如下．

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+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）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以合適的系數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，進行相應的加減，據此計算；
（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，據此結合選項計算判斷；
（4）原電池負極發生氧化反應，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，注意根據等效平衡理解．