Question

将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化剂

 CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见表：

投料比 [n（H2）：n（CO2）]	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

（1）该反应的焓变△H

 

0，熵变△S

 

0（填＞、＜或=）．
（2）用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式

 

．
（3）若以1.12L?min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9℃），用该电池电解500mL 2mol?L^-1CuSO₄溶液，通电0.50min后，理论上可析出金属铜

 

g．

Answer 1

考点：反应热和焓变,化学电源新型电池,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）依据平衡常数随温度变化分析判断△H；据化学方程式中反应物和生成物气体物质的量多少判断△S；
（2）甲醚作为燃料电池的原料．甲醚在负极失电子发生氧化反应，依据电极书写方法写出电极反应；
（3）甲醚燃料电池为原电池做电源电解硫酸铜溶液，锌接原电池负极做阴极，依据电解原理，阳离子移向阴极，结合电极反应电子守恒计算．

解答： 解：（1）依据图表数据分析，平衡常数随温度升高减小，平衡逆向进行，正反应为放热反应；反应物有8mol气体，生成物有4mol气体，熵减小；故答案为：＜；＜；
②若用甲醚作为燃料电池的原料，甲醚在负极失电子反应氧化反应，在碱性介质中电池负极的电极反应式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
③甲醚燃料电池设计如图所示的装置，甲醚燃料电池为原电池做电源电解硫酸铜溶液，阴极电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，通入甲醚（沸点为-24.9℃）的速率为1.12L?min^-1（标准状况），则通电30s后消耗甲醚的物质的量是0.56L即0.025mol，根据反应CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，这些甲醚伴随着0.3mol电子转移，阴极电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，当转移电子0.3mol时，析出金属铜的物质的量是0.15mol，质量是0.15mol×64g/mol=9.6g，
故答案为：9.6．

点评：本题考查了化学平衡常数的影响因素判断，原电池、电解池的电极反应书写，原理应用和电子守恒计算，题目难度中等．