Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一種重要的清潔能源，工業(yè)上制二甲醚是在一定的溫度（230～290℃）和催化劑條件下進(jìn)行的，反應(yīng)中發(fā)生了下列一些反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)

. .

CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol①2CH3OH(g)

. .

CH3OCH3(g)2+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol②CO(g)+H2(g)

. .

CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol③
（1）反應(yīng)器中的總反應(yīng)可表示為3CO(g)+3H2(g)

. .

CH3OCH3(g)+CO2(g)，則該反應(yīng)的△H=

-246.1kJ/mol

．
（2）二甲醚燃料電池的工作原理如圖所示，請回答下列問題：
①B電極上的電極反應(yīng)式是

CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺

．
②若燃料電池中通入二甲醚（沸點(diǎn)為-24.9℃）的速率為1.12L/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況），以該燃料電池作為電源電解2mol?L^-1CuSO₄溶液500mL，則通電0.5h后理論上在陰極可析出的金屬銅為

7.2

g．（假設(shè)整個過程中，能量利用率為75%）

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所求的熱化學(xué)方程式和焓變；
（2）①依據(jù)圖示分析通入氧氣的一端為正極，通入二甲醚的一端為負(fù)極，電解質(zhì)溶液為酸性環(huán)境，二甲醚失電子生成二氧化碳，根據(jù)電子守恒寫出電極反應(yīng)；
②依據(jù)二甲醚通入的量計(jì)算物質(zhì)的量，結(jié)合電子守恒計(jì)算析出銅的質(zhì)量；

解答：解：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①×2+②+③得到：3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ/mol；
故答案為：-246.1kJ/mol；
（2）①反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，二甲醚在負(fù)極放電，正極反應(yīng)還原反應(yīng)，氧氣在正極放電．由圖可知，a極為負(fù)極，b為正極，二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子，a電極的電極反應(yīng)式為 CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺；該燃料電池的最大障礙是氧化反應(yīng)不完全而產(chǎn)生碳堵塞通入電極的氣體通道；
故答案為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
②若以1.12L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入二甲醚，用該電池電解500mL 2mol?L^-1 CuS0₄溶液，通電0.50min后，通入二甲醚物質(zhì)的量=

1.12L/mol×0.50min

22.4L/mol

=0.025mol；
依據(jù)電極反應(yīng)電子守恒，CH₃OCH₃--12e^---6Cu²⁺，整個過程中，能量利用率為75%，
n（Cu²⁺）=0.025mol×75%×6=0.1125mol
m（Cu）=0.1125mol×64g/mol=7.2g
答：理論上可析出金屬銅的質(zhì)量7.2g；

點(diǎn)評：本題考查熱化學(xué)方程式書寫，燃燒熱概念，流程分析，圖象分析應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)的書寫方法，電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．