Question

【題目】甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效、具有優良的環保性能，甲醚是一種無色氣體，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方程式 ；已知H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJ·mol﹣1、393.5kJ·mol﹣1；計算反應4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH3OCH3（g）的反應熱△H= kJ·mol﹣1；

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

①一定溫度下，在一個固定體積的密閉容器中進行該反應．下列能判斷反應達到化學平衡狀態的是 （選填編號，注意大小寫）。

a．c（H2）與c（H2O）的比值保持不變

b．單位時間內有2mol H2消耗時，有1mol H2O生成

c．容器中氣體密度不再改變

d．容器中氣體壓強不再改變

②溫度升高，該化學平衡移動后，達到新的平衡，CH3OCH3的產率將 （填“變大”、“變小”或“不變”，下同）。

（3）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池的負極反應式的其中一個產物是CO32﹣，請寫出該反應的負極反應式 ；

（4）用（3）中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL NaCl溶液，裝置如圖所示，請寫出電解過程中Y電極附近觀察到的現象是 ；當燃料電池消耗2.8LO2（標準狀況下）時，計算此時：NaCl溶液中C(OH-)= mol/L（假設溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出）．

Answer 1

【答案】（1）CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；﹣378.8；

（2）①ad；②變小；

（3）CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+11H2O；

（4）Y電極附近溶液中有氣體產生，上部分呈黃綠色；1

【解析】解：（1）甲醚的燃燒熱為1455kJ/mol，則甲醚燃燒的熱化學方程式為：

CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；

H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJ·mol﹣1、393.5kJ·mol﹣1；熱化學方程式

①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8KJ/mol；

②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣393.5KJ/mol；

CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；

依據蓋斯定律計算①×3+②×2﹣③得到反應熱化學方程式為：

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、在反應達平衡前，c（H2）與c（H2O）的比值在變小，故當c（H2）與c（H2O）的比值保持不變時，反應達平衡，故A選；

b、單位時間內有2mol H2消耗時一定會有1mol H2O生成，故不能作為平衡的標志，故B不選；

c、本反應的反應物和生成物全是氣體，根據質量守恒可知，在反應過程中氣體的質量一直不變，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志，故c不選；

d、此反應是個氣體的物質的量有改變的反應，即在平衡之前，容器中氣體的物質的量和壓強在變化，故當壓強不變時，說明反應達平衡，故d選．故選ad；②反應放熱，故升高溫度，平衡左移，故CH3OCH3的產率將變小，故答案為：變小；

（3）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﹣=2CO32﹣+11H2O，

（4）電解池中Y電極為陽極，溶液中氯離子失電子發生氧化反應生成氯氣，現象是冒氣泡，上部溶液呈黃綠色；當燃料電池消耗2.8LO2（標準狀況下）物質的量==0.125mol，電極反應為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，電子轉移為0.5mol，陰極電極方程式：2H2O+ 2e﹣= 2 OH﹣+H2所以n(OH﹣)=0.5 mol,c(OH﹣)= 0.5mol/0.5L=1 mol/L