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 kJmol﹣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285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1；计算反应4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH3OCH3（g）的反应热△H=kJmol﹣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）ad；变小
（3）CH3OCH3+16OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+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，则燃烧方式的热化学方程式为：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；
H2（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1 ， 热化学方程式为
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；即可得到4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH2OCH3（g）△H=﹣378.8kJ/mol；
所以答案是：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；﹣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．
所以答案是：ad；②反应为放热反应，故升高温度，平衡左移，达到新的平衡，CH3OCH3的产率将变小；
所以答案是：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；
所以答案是：CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+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﹣）= =1 mol/L；
所以答案是：Y电极附近溶液中有气体产生，上部分呈黄绿色；1．
【考点精析】通过灵活运用化学平衡状态的判断，掌握状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等即可以解答此题．