Question

17．二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)的新型燃料，它清潔、高效，具有優(yōu)良的環(huán)保性能．也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）二甲醚的核磁共振H譜圖中有1個(gè)吸收峰，官能團(tuán)名稱是醚鍵．
（2）二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液、多孔石墨電極可構(gòu)成燃料電池．該電池中負(fù)極的電極反應(yīng)式是：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O，則正極的電極反應(yīng)式是6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-．
（3）已知反應(yīng)2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某溫度下的平衡常數(shù)為225．此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時(shí)刻測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol•L-1）	0.44	0.60	0.60

①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。簐（正）＞ v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），因?yàn)樵摃r(shí)刻的濃度商Q_C＜平衡常數(shù)225（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若開始只加入CH₃OH，經(jīng)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡時(shí)CH₃OH轉(zhuǎn)化率α （CH₃OH） （計(jì)算結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示，保留小數(shù)后一位）．

Answer 1

分析 （1）二甲醚中只有1種H原子，含有官能團(tuán)為醚鍵；
（2）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極獲得電子，堿性條件下生成氫氧根離子；
（3）①計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷v（正）、v（逆）相對大小；
②若開始只加入CH₃OH，經(jīng)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡，假設(shè)開始加入的甲醇為1mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的甲醇為xmol，表示出平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答．

解答 解：（1）二甲醚中只有1種H原子，核磁共振氫譜圖中有1個(gè)吸收峰，含有官能團(tuán)為醚鍵，
故答案為：1；醚鍵；
（2）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極獲得電子，堿性條件下生成氫氧根離子，正極電極反應(yīng)式為：6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-，
故答案為：6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-；
（3）①濃度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.86＜K=225，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故v（正）＞v（逆），
故答案為：＞；＜；
②若開始只加入CH₃OH，經(jīng)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡，假設(shè)開始加入的甲醇為1mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的甲醇為xmol，則：
          2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol）：1            0        0 
變化量（mol）：x            0.5x     0.5x
平衡量（mol）：1-x          0.5x     0.5x
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，則$\frac{0.5x×0.5x}{（1-x）^{2}}$=225，解得x=$\frac{30}{31}$，故甲醇的轉(zhuǎn)化率為$\frac{\frac{30}{31}mol}{1mol}$×100%=96.8%，
答：平衡時(shí)CH₃OH轉(zhuǎn)化率α （CH₃OH）=96.8%．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡常數(shù)應(yīng)用、原電池等，注意理解掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用，難度中等．