Question

【题目】二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的清洁燃料气，其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气，也可用作燃烧电池的燃料，具有很好的好展前景．
（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热（△H）分别为﹣285.5kJ/mol、﹣283kJ/mol和﹣1460.0kJ/mol，则工业上利用水煤气成分按1：1合成二甲醚的热化学方程式为
（2）工业上采用电浮远凝聚法处理污水时，保持污水的pH在5.0，通过电解生成Fe（OH）3胶体，吸附不溶性杂质，同时利用阴极产生的H2 ， 将悬浮物带到水面，利于除去．实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如图所示：

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极．写出该燃料电池的正极电极反应式 下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是
A．MgCO3 B．Na2CO3 C．NaHCO3 D．（NH4）CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe（OH）3沉淀的离子方程式：
③已知常温下Kap[Fe（OH）3]=4.0×10﹣38 ， 电解一段时间后，甲装置中c（Fe3+）=
④已知：H2S的电离平衡常数：K1=9.1×10﹣8、K2=1.1×10﹣12；H2CO3的电离平衡常数：K1=4.31×10﹣7、K2=5.61×10﹣11 ． 测得电极上转移电子为0.24mol时，将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中，下列各项正确的是
A．发生反应的离子方程式为：CO2+S2﹣+H2O═CO32﹣+H2S
B．发生反应的离子方程式为：CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣
C．c（Na+）=2[c（H2S）+c（HS﹣）+c（S2﹣）]
D．c（Na+）+c（H+）=2c（CO32﹣）+2c（S2﹣）+c（OH﹣）
E．c（Na+）＞c（HCO3﹣）＞c（HS﹣）＞c（OH﹣）

Answer 1

【答案】3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣246.4kJ/mol；O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；B；4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+；4.0×10﹣11mol/L；BCE
【解析】（1）①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.5kJ/mol
②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣283kJ/mol
③CH3OCH3（g）+3O2=2CO2（g）+3H2O（l）△H=﹣1460.0kJ/mol
用水煤气成分按1：1合成二甲醚，
将方程式3①+3②﹣③得：3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=3（﹣285.5kJ/mol）+3（﹣283kJ/mol）﹣（﹣1460.0kJ/mol）=﹣246.4kJ/mol，
所以答案是：3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣246.4kJ/mol；
（2）①燃料电池中，正极上氧化剂氧气得电子和二氧化碳发生还原反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；熔融碳酸盐性质要稳定，高温时不能分解生成其它物质，
A．MgCO3高温下分解生成氧化镁和二氧化碳而得不到碳酸根离子，故错误；
B．Na2CO3性质较稳定，熔融状态下只发生电离而不发生分解反应，故正确；
C．NaHCO3性质不稳定，易分解而得不到碳酸根离子，故错误；
D．（NH4）CO3性质不稳定，易分解而得不到碳酸根离子，故错误；
故选B；
所以答案是：O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；B；
②阳极上Fe失电子生成亚铁离子，阴极上生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，被氧气氧化生成氢氧化铁，离子反应方程式为：4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+ ，
所以答案是：4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+；
③c（Fe3+）=mol/L=4.0×10﹣11 mol/L，
所以答案是：4.0×10﹣11mol/L；
④乙装置中阴极上甲醚失电子生成二氧化碳，根据CH3OCH3﹣﹣﹣2CO2﹣﹣﹣12e﹣计算n（CO2）==0.04mol，n（Na2S）=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，根据电离平衡常数知发生反应CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣
， 则溶液中的溶质是等物质的量浓度的NaHCO3、NaHS，
A．根据以上分析知，发生反应的离子方程式为：CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣ ， 故错误；
B．根据以上分析知，发生反应的离子方程式为：CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣ ， 故正确；
C．根据物料守恒得c（Na+）=2[c（H2S）+c（HS﹣）+c（S2﹣）]，故正确；
D．根据电荷守恒得c（Na+）+c（H+）=2c（CO32﹣）+2c（S2﹣）+c（OH﹣）+c（HS﹣）+c（HCO3﹣），故错误；
E．碳酸氢根离子和硫氢根离子都水解和电离，但程度都较小，钠离子不水解，根据电离平衡常数知，HCO3﹣水解程度小于HS﹣ ， 所以离子浓度大小顺序是c（Na+）＞c（HCO3﹣）＞c（HS﹣）＞c（OH﹣），故正确；
故选BCE．