Question

【題目】I．二甲醚(DME)水蒸氣重整制氫是一種有效解決氫源的方案，其包含的化學(xué)反應(yīng)有：

(1)已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：

請據(jù)此書寫二甲醚(DME)水蒸氣重整制氫的總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____。

(2)對于反應(yīng)①，一定溫度下，在一個(gè) 2L 的恒壓密閉容器中充人 0.1 mol CH3OCH3(g)和 0.2 mol H2O(g)發(fā)生該反應(yīng)，經(jīng)過 10 min 反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)CH3OCH3 ( g)與 CH30H(g)的分壓之比為 3:4，則用 CH3OH(g)表示的平均反應(yīng)速率為_________用分壓計(jì)算表示該反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp= ______保留兩位小數(shù)）。（提示：某氣體分壓=總壓×

(3)將中間產(chǎn)物 CH3OH 氧化可制得 HCOOH。常溫下，已知 HCOOH 的電離常數(shù) Ka=1.8×10，，則物質(zhì)的量濃度相同的 HCOOH 與 HCOONa 的混合溶液中，各粒子濃度 (不含 H2O)由大到小的順序是_____。

(4)已知反應(yīng)：HCOOH（過量）+K2C2O4 =KHC2O4+HCOOK; KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH。H2C204 的一、二級電 離常數(shù)分別記為 K1、K2，HCOOH、 CH3COOH 的電離常數(shù)分別記為 K3、K4，則 K1、K2、K3、K4 從大到小的排列順序?yàn)?/span>____。

Ⅱ．圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電池，電解質(zhì)通過泵不斷 在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側(cè)為電極，中間為離子選擇性膜；放電前，被膜隔開的電解質(zhì)為 Na2S2 和 NaBr3，放電后，分別變?yōu)?Na2S4 和NaBr。

(1)寫出電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：_____。

(2)電池中離子選擇性膜宜采用_____（填“陽”或“陰”）離子交換膜。

(3)已知可溶性硫化物在溶液中能與硫單質(zhì)反應(yīng)，生成可溶性的多硫化物 Na2Sx。若通過加入 FeCl3 與 Na2S， 溶液作用獲得單質(zhì) S，其離子方程式為_____。

Answer 1

【答案】（1）CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol （2）0.004mol.L-1.min-1 （3）0.17。 （4）c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-) （5）K1>K3>K2>K4 （6）2S22--2e-= S42- （7） 陽 （8）2Fe3++Sx2-=2 Fe2++xS

【解析】

(1) 反應(yīng)H2O(g)+CO(g)CO2（g）+H2(g),焓變H3=2463KJ/mol+1070KJ/mol-2801 KJ/mol -436 KJ/mol =+42 KJ/mol ；二甲醚水蒸氣重整制氫是一種有效解決氫源的方案,根據(jù)已知反應(yīng)的方程式再結(jié)合蓋斯定律用 (1)+(2)+(3)2計(jì)算得到:CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol；本題答案為：CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol。
(2)已知CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g),一定溫度下在一2L密閉容器中充入0.1mol CH3OCH3(g)和0.2mol H2O(g)發(fā)生該反應(yīng),根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式,設(shè)反應(yīng)甲醚物質(zhì)的量為x;
CH3OCH3(g)+ H2O(g)2CH3O(g),

起始量(mol) 0.1 0.2 0
變化量(mol) x x 2x
平衡量 (mol) (0.1-x) 0.2-x 2x
經(jīng)過10min達(dá)到平衡, 此時(shí)CH3OCH3 ( g)與 CH30H(g)的分壓之比為 3:4,(0.1-x)/2x=3/4,所以x=0.04mol。則CH3OH(g)表示的平均反應(yīng)速率為V=20.04mol/2L10min=0.004mol.L-1.min-1；用分壓計(jì)算表示該反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp=（20.04mol/2L）2/=0.17因此，本題正確答案是:0.004mol.L-1.min-1 0.17。

(3)因?yàn)镠COOH的Ka=1.8×10-4，所以甲酸為弱酸，HCOONa 為可溶性的強(qiáng)電解質(zhì)，所以HCOOH和HCOONa的混合溶液中離子濃度由大到小的是c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-)。

(4)由反應(yīng)：HCOOH（過量）+K2C2O4=KHC2O4+HCOOK，知道酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠2C2O4>HCOOH> HC2O4- ，由KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH可知，酸性HC2O4-> CH3COOH 。因?yàn)镠2C204 的一、二級電離常數(shù)分別記為 K1、K2，HCOOH、 CH3COOH 的電離常數(shù)分別記為 K3、K4，則 K1、K2、K3、K4 從大到小的排列順序?yàn)?/span>K1>K3>K2>K4。答案為：K1>K3>K2>K4。

II（1）電池放電時(shí)為原電池，Na2S2放電失電子做負(fù)極，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2S22--2e-= S42- 。答案：2S22--2e-= S42- 。

(2) 因?yàn)樨?fù)極的電極反應(yīng)式為2S22--2e-= S42- ，反應(yīng)中陰離子數(shù)目減少，而正極的陰離子增多，根據(jù)溶液呈電中性的原理，電池中離子選擇性膜宜采用陽離子交換膜。答案：陽。

(3)已知可溶性硫化物在溶液中能與硫單質(zhì)反應(yīng)，生成可溶性的多硫化物 Na2Sx。若通過加入 FeCl3 與 Na2S， 溶液作用獲得單質(zhì) S，根據(jù)電子守恒其離子方程式為2 Fe3++Sx2-=2 Fe2++xS。