Question

二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀的清潔、高效能源．
Ⅰ、合成二甲醚反應(yīng)一：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol
一定條件下該反應(yīng)在密閉容器中達到平衡后，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

．
A、低溫高壓    B、加催化劑    C、體積不變充入N₂ D、增加CO濃度    E、分離出二甲醚
Ⅱ、二甲醚燃料電池的工作原理如圖一所示．

（1）該電池正極的電極反應(yīng)式為

 

． 電池在放電過程中，b對應(yīng)的電極周圍溶液的pH

 

．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）以上述電池為電源，通過導(dǎo)線與圖二電解池相連．
①X、Y為石墨，a為2L 0.1mol/L KCl溶液，寫出電解總反應(yīng)的離子方程式：

 

．
②X、Y分別為銅、銀，a為1L 0.2mol/L AgNO₃溶液，寫出Y電極反應(yīng)式：

 

．
（3）室溫時，按上述（2）①電解一段時間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.2mol/L醋酸得到圖三（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計）．
①結(jié)合圖三計算，上述電解過程中消耗二甲醚的質(zhì)量為

 

．
②若圖三的B點pH=7，則滴定終點在

 

區(qū)間（填“AB”、“BC”或“CD”）．
③C點溶液中各離子濃度大小關(guān)系是

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,電解原理

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：I．要提高CO的轉(zhuǎn)化率，改變條件使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，可以通過改變溫度、壓強、濃度使平衡向正反應(yīng)方向移動；
II．（1）根據(jù)氫離子移動方向知，左邊電極是負極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
電池在放電過程中，b對應(yīng)的電極上二甲醚失電子生成氫離子，導(dǎo)致氫離子濃度增大；
（2）①X、Y為石墨，放電時，陽極上氫氧根離子放電、陰極上氫離子放電；
②X、Y分別為銅、銀，Y是陽極，陽極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）室溫時，按上述（2）①電解一段時間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三，
①根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)KOH和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算二甲醚的質(zhì)量；
②滴定終點二者恰好反應(yīng)生成CH₃COOK；
③C點溶液中的溶質(zhì)是CH₃COOK和CH₃COOH，溶液呈酸性，說明醋酸電離程度大于醋酸根離子水解程度．

解答： 解：I．要提高CO的轉(zhuǎn)化率，改變條件使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，可以通過改變溫度、壓強、濃度使平衡向正反應(yīng)方向移動，
A、低溫高壓平衡向正反應(yīng)方向移動，所以能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故正確；    
B、加催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡移動方向，故錯誤；   
C、體積不變充入N₂，反應(yīng)物和生成物濃度不變，則化學(xué)反應(yīng)不移動，所以不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故錯誤；
D．增加CO濃度平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故錯誤；
E、分離出二甲醚，二甲醚濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，則能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故正確；
故選AE；
II．（1）根據(jù)氫離子移動方向知，左邊電極是負極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
電池在放電過程中，b對應(yīng)的電極上二甲醚失電子生成氫離子，導(dǎo)致氫離子濃度增大，則溶液的pH減小；
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；減小；
（2）①X、Y為石墨，放電時，陽極上氫氧根離子放電、陰極上氫離子放電，所以電池反應(yīng)式為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②X、Y分別為銅、銀，Y是陽極，陽極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ag-e^-=Ag⁺，
故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；
（3）室溫時，按上述（2）①電解一段時間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三，
①根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

0.2mol

2

×2=0.2mol，二甲醚燃料電池的總反應(yīng)方程式是CH₃OCH₃+3O₂=2CO₂+3H₂O，二甲醚轉(zhuǎn)化為CO₂，消耗1mol二甲醚轉(zhuǎn)移電子數(shù)=2×[4-（-2）]=12mol，因此當轉(zhuǎn)移0.2mol電子時消耗二甲醚的質(zhì)量=

0.2mol

12

×46g/mol=0.77g，
故答案為：0.77g；
②滴定終點二者恰好反應(yīng)生成CH₃COOK，KOH的濃度是醋酸的一半，則恰好中和時需要酸的體積等于KOH體積的一半，醋酸鉀為強堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，當溶液的pH=7時，醋酸稍微過量，所以醋酸體積大于KOH體積的一半，所以滴定終點為AB段，故答案為：AB；
③C點溶液呈酸性則c（H⁺）＞c（OH^-），結(jié)合電荷守恒c（K⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），得到c（CH₃COO^-）＞c（K⁺），所以溶液中離子濃度大小順序是：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點評：本題考查了原電池和電解池原理、酸堿中和滴定等知識點，這些知識點都是考試熱點，知道原電池和電解池中各個電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式，近幾年中化學(xué)電源新型電池及燃料電池考查較多，離子濃度大小比較常常與鹽類水解和弱電解質(zhì)電離聯(lián)合考查，為學(xué)習(xí)難點，要熟練掌握基本知識，靈活運用基礎(chǔ)知識解答問題，題目難度中等．