Question

17．二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀的新型燃料，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個吸收峰，官能團名稱是醚鍵．
（2）二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液、多孔石墨電極可構成燃料電池．該電池中負極的電極反應式是：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O，則正極的電極反應式是6H₂O+3O₂+12e^-=12OH^-．
（3）已知反應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，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

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

①比較此時正、逆反應速率的大�。簐（正）＞ v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），因為該時刻的濃度商Q_C＜平衡常數(shù)225（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若開始只加入CH₃OH，經(jīng)10min后反應達到平衡，平衡時CH₃OH轉化率α （CH₃OH） （計算結果用百分數(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，含有官能團為醚鍵；
（2）正極發(fā)生還原反應，氧氣在正極獲得電子，堿性條件下生成氫氧根離子；
（3）①計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行，進而判斷v（正）、v（逆）相對大�。�
②若開始只加入CH₃OH，經(jīng)10min后反應達到平衡，假設開始加入的甲醇為1mol，設轉化的甲醇為xmol，表示出平衡時各組分物質的量，反應前后氣體物質的量不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算解答．

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個吸收峰，含有官能團為醚鍵，
故答案為：1；醚鍵；
（2）正極發(fā)生還原反應，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，反應向正反應進行，故v（正）＞v（逆），
故答案為：＞；＜；
②若開始只加入CH₃OH，經(jīng)10min后反應達到平衡，假設開始加入的甲醇為1mol，設轉化的甲醇為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
反應前后氣體物質的量不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數(shù)，則$\frac{0.5x×0.5x}{（1-x）^{2}}$=225，解得x=$\frac{30}{31}$，故甲醇的轉化率為$\frac{\frac{30}{31}mol}{1mol}$×100%=96.8%，
答：平衡時CH₃OH轉化率α （CH₃OH）=96.8%．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數(shù)應用、原電池等，注意理解掌握平衡常數(shù)的應用，難度中等．