Question

【題目】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，甲醚是一種無(wú)色氣體，具有輕微的醚香味,其燃燒熱為1455 kJ·mol-1，甲醚可作燃料電池的燃料。

(1) 寫出甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式 ；已知H2(g)和C(s)的燃燒熱分別是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1；計(jì)算反應(yīng)4C(s)+ 6H2(g)+ O2(g)== 2CH3OCH3(g)的反應(yīng)熱為 ；

(2)工業(yè)上利用H2和CO2合成二甲醚的反應(yīng)如下：6H2(g)+ 2CO2(g)CH3OCH3(g)+ 3H2O(g) △H＜0

①一定溫度下，在一個(gè)固定體積的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)。下列能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 (選填編號(hào)，注意大小寫)

a．c(H2)與c(H2O)的比值保持不變

b．單位時(shí)間內(nèi)有2mol H2消耗時(shí)，有1mol H2O生成

c．容器中氣體密度不再改變

d．容器中氣體壓強(qiáng)不再改變

②溫度升高，該化學(xué)平衡移動(dòng)后，達(dá)到新的平衡，CH3OCH3的產(chǎn)率將 (填“變大”、“變小”或“不變”)。

(3)以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。該電池的負(fù)極反應(yīng)式的其中一個(gè)產(chǎn)物是CO32-，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的負(fù)極反應(yīng)式 ；

(4)用(3)中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500 mL NaCl溶液，裝置如圖所示：

請(qǐng)寫出電解過(guò)程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象是 ；當(dāng)燃料電池消耗2.8 LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，計(jì)算此時(shí)：NaCl溶液的pH= (假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出)。

Answer 1

【答案】

(1)CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) △H= —1455kJ/mol；—378.8kJ/mol

(2)①a d；②變小；

(3)CH3OCH3 +16OH－—12e- ＝ 2CO32- +11H2O

(4)Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色；14；

【解析】

試題分析：(1)甲醚的燃燒熱為1455kJ/mol，則燃燒方式的熱化學(xué)方程式為：CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H1=-1455kJ/mol；H2(g)和C(s)的燃燒熱分別是285.8kJmol-1、393.5kJmol-1；熱化學(xué)方程式①H2(g) + O2(g) = H2O(l)△H = -285.8KJ/mol；②C(s) + O2(g) = CO2(g)△H = -393.5KJ/mol；③CH3OCH3(g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l)△H1 = -1455kJ/mol；依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×3 + ②×2-③得到反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：2C(s) + 3H2(g) + O2(g)═CH2OCH3(g)：△H = -169.4kJ/mol；4C(s) + 6H2(g) + O2(g)═2CH2OCH3(g)：△H = -338.8kJ/mol；故答案為：CH3OCH3(g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l)△H1 = -1455kJ/mol；△H = -378.8kJ/mol；

(2)①a、在反應(yīng)達(dá)平衡前，c(H2)與c(H2O)的比值在變小，故當(dāng)c(H2)與c(H2O)的比值保持不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，故a選；b、單位時(shí)間內(nèi)有2mol H2消耗時(shí)一定會(huì)有1mol H2O生成，故不能作為平衡的標(biāo)志，故b不選；c、本反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物全是氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，在反應(yīng)過(guò)程中氣體的質(zhì)量一直不變，而又是恒容的容器，即氣體體積不變，故氣體密度ρ=一直不變，故密度不變不能作為平衡的標(biāo)志，故c不選；d、此反應(yīng)是個(gè)氣體的物質(zhì)的量有改變的反應(yīng)，即在平衡之前，容器中氣體的物質(zhì)的量和壓強(qiáng)在變化，故當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡，故d選；故選ad；

②反應(yīng)放熱，故升高溫度，平衡左移，故CH3OCH3的產(chǎn)率將變小，故答案為：變小；

(3)原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O；故答案為：CH3OCH3+16OH-12e-=2CO2-3+11H2O，

(4)電解池中Y電極為陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，現(xiàn)象是冒氣泡，上部溶液呈黃綠色；當(dāng)燃料電池消耗2.8LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)物質(zhì)的量==0.125mol，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-，電子轉(zhuǎn)移為0.5mol，電解池中 陽(yáng)極電極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2↑，依據(jù)電子守恒溶液中減少氫氧根離子物質(zhì)的量和增加的氫離子物質(zhì)的量守恒，則溶液中氫離子濃度==1mol/L，此時(shí)NaCl溶液的pH=14；故答案為：Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色；14。