【題目】二甲醚是一種重要的清潔燃料。合成二甲醚是解決能源危機的研究方向之一。

(1)CO2H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)。

已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=90.1 kJ·mol1

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)H2(g) ΔH2=41.1 kJ·mol1

2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=24.5 kJ·mol1

則反應2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=________。

(2)二甲醚(CH3OCH3)燃料電池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介質燃料電池電解200 mL飽和食鹽水(惰性電極),一段時間后,陰極收集到標況下的氫氣2.24 L(設電解后溶液體積不變)。

①二甲醚燃料電池的正極反應式為:___________,負極反應式為:_____________

②請寫出電解食鹽水的化學方程式:____________________。

③電解后溶液的c(OH)=________,理論上消耗二甲醚的質量為________(保留一位小數(shù))。

【答案】122.5 kJ·mol1 3O212H12e=6H2O CH3OCH33H2O-12e=2CO212H 2NaCl+2H2O2NaOHH2↑+Cl2 1 mol·L1 0.8 g

【解析】

(1)首先寫出反應的化學方程式,然后利用蓋斯定律計算所需熱化學方程式;

(2)①原電池負極發(fā)生氧化反應,二甲醚在負極放電,酸性條件下生成二氧化碳碳,正極是氧氣得到電子在酸性溶液中生成水,結合電荷守恒和原子守恒書寫電極反應;

②電極飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣;

③根據(jù)電解氯化鈉溶液的電解方程式來計算溶液中的OH-的物質的量,然后根據(jù)物質的量濃度與物質的量關系式計算溶液中c(OH-),結合電極反應和電子守恒計算消耗二甲醚的質量。

(1)利用蓋斯定律進行計算,將三個方程式進行形式變換。

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=90.1 kJ·mol1

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)H2(g) ΔH2=41.1 kJ·mol1

2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=24.5 kJ·mol1

根據(jù)蓋斯定律,①×2-2×+③整理可得:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-122.5 kJmol-1;

(2)①正極上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應,在酸性溶液中生成生成水,電極反應為:O2+4e-+4H+=2H2O,也可寫為:3O2+12H+12e=6H2O;在負極上二甲醚失去電子發(fā)生氧化反應,酸性條件下生成二氧化碳,電極反應式為:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+;

②電極飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應生成氯氣,陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣,同時溶液中生成氫氧化鈉,反應的化學方程式為:2NaCl+2H2O2NaOHH2↑+Cl2

③由方程式:2NaCl+2H2O2NaOHH2↑+Cl2可知:之后反應為直接電解水,n(H2)==0.1mol,則根據(jù)方程式可知n(NaOH)=2n(H2)=0.2mol,由于溶液的體積是0.2L,所以c(NaOH)=0.2mol÷0.2L=1mol/L

電解過程中電子轉移總數(shù)為0.2mol,結合電極反應和電子守恒計算CH3OCH33H2O-12e=2CO212H,消耗甲醚物質的量n(CH3OCH3)=mol,其質量為m(CH3OCH3)=mol×46g/mol=0.8g。

練習冊系列答案
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B.2-脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖屬于同系物,都能發(fā)生銀鏡反應

C.胞嘧啶分子式為C4H5N3O,含有的官能團是氨基和肽鍵

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a.石灰石   b.鋅粒   c.純堿

(2)實驗開始時,必須先通一段時間X氣體,再加熱反應物,其理由是 ___________________________;當反應引發(fā)后,移走酒精燈,反應能繼續(xù)進行,其原因是______________________。

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下列敘述正確的是( )

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B.反應、過濾后所得沉淀為氫氧化鐵

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物質

Al

Al2O3

Fe

Fe2O3

熔點/

660

2054

1535

1462

沸點/

2467

2980

2750

……

①由此甲同學推測,教材中鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金。其理由是:_______________。

②設計一個簡單的實驗方案,證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁,該實驗所用試劑是___,反應的離子方程式為_____

③甲同學為確定熔融物中是否還會有殘留的Fe2O3,將熔融物用酸完全溶解后加入KSCN試劑。請你分析該設計是否正確___(填正確不正確),理由是(用離子方程式表示)______________________。

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