Question

【题目】甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，它清洁、高效、具有优良的环保性能，甲醚是一种无色气体，具有轻微的醚香味，其燃烧热为1455 kJ·mol﹣1，甲醚可作燃料电池的燃料．

（1）写出甲醚燃烧的热化学方程式 ；已知H2（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8kJ·mol﹣1、393.5kJ·mol﹣1；计算反应4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH3OCH3（g）的反应热△H= kJ·mol﹣1；

（2）工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：6H2（g）+2CO2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H＜0

①一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应．下列能判断反应达到化学平衡状态的是 （选填编号，注意大小写）。

a．c（H2）与c（H2O）的比值保持不变

b．单位时间内有2mol H2消耗时，有1mol H2O生成

c．容器中气体密度不再改变

d．容器中气体压强不再改变

②温度升高，该化学平衡移动后，达到新的平衡，CH3OCH3的产率将 （填“变大”、“变小”或“不变”，下同）。

（3）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．该电池的负极反应式的其中一个产物是CO32﹣，请写出该反应的负极反应式 ；

（4）用（3）中的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500mL NaCl溶液，装置如图所示，请写出电解过程中Y电极附近观察到的现象是 ；当燃料电池消耗2.8LO2（标准状况下）时，计算此时：NaCl溶液中C(OH-)= mol/L（假设溶液的体积不变，气体全部从溶液中逸出）．

Answer 1

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

（2）①ad；②变小；

（3）CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+11H2O；

（4）Y电极附近溶液中有气体产生，上部分呈黄绿色；1

【解析】解：（1）甲醚的燃烧热为1455kJ/mol，则甲醚燃烧的热化学方程式为：

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

H2（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8kJ·mol﹣1、393.5kJ·mol﹣1；热化学方程式

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；

依据盖斯定律计算①×3+②×2﹣③得到反应热化学方程式为：

2C（s）+3H2（g）+O2（g）═CH2OCH3（g）：△H=﹣169.4kJ/mol；

4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH2OCH3（g）：△H=﹣338.8kJ/mol；

故答案为：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；△H=﹣378.8kJ/mol；

（2）①a、在反应达平衡前，c（H2）与c（H2O）的比值在变小，故当c（H2）与c（H2O）的比值保持不变时，反应达平衡，故A选；

b、单位时间内有2mol H2消耗时一定会有1mol H2O生成，故不能作为平衡的标志，故B不选；

c、本反应的反应物和生成物全是气体，根据质量守恒可知，在反应过程中气体的质量一直不变，而又是恒容的容器，即气体体积不变，故气体密度ρ=一直不变，故密度不变不能作为平衡的标志，故c不选；

d、此反应是个气体的物质的量有改变的反应，即在平衡之前，容器中气体的物质的量和压强在变化，故当压强不变时，说明反应达平衡，故d选．故选ad；②反应放热，故升高温度，平衡左移，故CH3OCH3的产率将变小，故答案为：变小；

（3）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极放电，碱性条件下生成碳酸根与水，电极反应式为：CH3OCH3+16OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+11H2O，

（4）电解池中Y电极为阳极，溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，现象是冒气泡，上部溶液呈黄绿色；当燃料电池消耗2.8LO2（标准状况下）物质的量==0.125mol，电极反应为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，电子转移为0.5mol，阴极电极方程式：2H2O+ 2e﹣= 2 OH﹣+H2所以n(OH﹣)=0.5 mol,c(OH﹣)= 0.5mol/0.5L=1 mol/L