Question

【题目】（一）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－24.5 kJ·mol－1

（1）写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式_______________。

（2）二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的负极反应式为：_______________________。

（3）欲用2LNa2CO3溶液将4.66 g BaSO4(233 g/moL)固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为__________________。[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10－11，Ksp (BaCO3)=1×10－10]。（忽略溶液体积的变化）

（二）向20 mL硫酸和盐酸的混合溶液中，逐滴加入0.05 mol·L－1Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的质量变化及由此而引起的溶液的pH的变化如图所示。

计算：（1）原混合溶液中c(Cl－)＝________。

（2）A点的pH＝________。

Answer 1

【答案】2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1 CH3OCH3 －12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O 0.11mol/L 0.2 mol·L－1 1

【解析】

（一）（1）盖斯定律的应用；

（2）燃料电池中负极为燃料失电子，正极为氧气得电子，写出电极反应式；

（3）结合可逆反应的平衡常数和难溶电解质的溶解平衡常数一起考虑；

（二）（1）根据图象知，当混合溶液pH=7时，说明酸中氢离子和碱中氢氧根离子的物质的量相等，据此计算氢离子浓度；当20mL时硫酸和氢氧化钡恰好反应生成硫酸钡，据此计算硫酸根离子浓度，结合电荷守恒计算氯离子浓度；
（2）根据A点溶液中氢离子浓度计算溶液的pH。

（1）利用盖斯定律计算，① CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.1 kJ·mol－1；② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－24.5 kJ·mol－1，2×①+②得出2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1；

正确答案：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1。

（2）二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）正极为氧气，负极二甲醚，碱性环境下的负极反应式为CH3OCH3 －12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O；

正确答案：CH3OCH3 －12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O。

（3）n(BaSO4)=4.66g/233 g/moL=0.02mol，BaSO4(233 g/moL)固体转化为BaCO3的化学方程式：

BaSO4（s）+ CO32-（aq）BaCO（s）+ SO42-（aq）

n（初）0.02 x 0 0

△n 0.02 0.02 0.02 0.02

n（末）0 x-0.02 0.02 0.02

= Ksp(BaSO4)./Ksp (BaCO3)= 1×10－11/(1×10－10)=1/10,可得x=0.22mol

C(Na2CO3)=0.22mol/2L=0.11mol/L。

正确答案：0.11。

（二）（1）由图象知，当pH=7时，消耗Ba（OH）2溶液体积为60mL，由于n（H+）=n（OH-），得c（H+）=0.05mol/L×0.06L×2/0.02L=0.3molL-1；当加入20mLBa（OH）2溶液时，硫酸根离子完全反应，根据原子守恒得c（SO42-）=c（H2SO4）=0.05mol/L×0.02L/0.02L=0.05mol/L，20 mL硫酸和盐酸的混合溶液中根据电荷守恒得c（Cl-）+2c（SO42-）=c（H+），c（Cl-）=c（H+）-2c（SO42-）=0.3molL-1-2×0.05mol/L=0.2molL-1，
正确答案:： 0.2。
（2）A点c（H+）=(0.3mol/L×0.02L-2×0.05mol/L×0.02L)/0.04L=0.1mol/L，所以pH=1；
正确答案：1。