Question

（15分）甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能，甲醚是一種無色氣體，具有輕微的醚香味，其燃燒熱為1455 kJ／mol，甲醚可作燃料電池的燃料。

（1）寫出甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式 ；已知H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1；計算反應(yīng)4C（s）+6H2（g）+O2（g）==2CH3OCH3 （g）的反應(yīng)熱為 ；

（2）工業(yè)上利用H2和CO2合成二甲醚的反應(yīng)如下：6H2（g）+2CO2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H＜0

①一定溫度下，在一個固定體積的密閉容器中進行該反應(yīng)．下列能判斷反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

______（選填編號，注意大小寫）

a．c（H2）與c（H2O）的比值保持不變

b．單位時間內(nèi)有2mol H2消耗時有1mol H2O生成

c．容器中氣體密度不再改變

d．容器中氣體壓強不再改變

②溫度升高，該化學(xué)平衡移動后到達新的平衡，CH3OCH3的產(chǎn)率將

________（填“變大”、“變小”或“不變”，下同），混合氣體的平均式量將__________；

（3）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。該電池的負極反應(yīng)式為____________________；

（4）用（3）中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液，裝置如圖所示：

請寫出電解過程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象 ；當燃料電池消耗2.8 LO2（標準狀況下）時，計算此時：NaCl溶液的pH= （假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出）。

Answer 1

（1）CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） △H= —1455kJ/mol（2分）

△H=—378.8kJ/mol（3分） （2）①a d；（各1分，共2分）② 變小；變小；（各1分，共2分）

（3）CH3OCH3+16OH－—12e-＝2CO32-+11H2O（2分）

（4）Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色（2分） 14（2分）

【解析】

試題分析：（1）燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，甲醚的燃燒熱為1455 kJ／mol，則甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式為CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） △H= —1455kJ/mol；已知H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8 kJ·mol-1、393.5 kJ·mol-1，則有關(guān)的熱化學(xué)方程式為：①H2（g）+1/2O2（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）△H＝－1455kJ/mol，所以根據(jù)蓋斯定律可知①×3+②×2-③得到反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：2C（s）+3H2（g）+1/2O2（g）＝CH2OCH3（g） △H＝－169.4kJ/mol，即4C（s）+6H2（g）+O2（g）＝2CH2OCH3（g） △H＝－378.8kJ/mol；

（2）①在一定條件下，當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。A、氫氣是反應(yīng)前，水蒸氣是生成物，因此當c（H2）與c（H2O）的比值保持不變時可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，a正確；b、根據(jù)方程式可知單位時間內(nèi)有2mol H2消耗時一定有1mol H2O生成，因此不能據(jù)此說明達到平衡狀態(tài)，b錯誤；c、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此容器中氣體密度不再改變不能說明達到平衡狀態(tài)，c錯誤；D、正方應(yīng)是壓強減小的可逆反應(yīng)，因此當容器中氣體壓強不再改變是能說明達到平衡狀態(tài)，d正確，答案選ad。

②正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此溫度升高，該化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，到達新的平衡，CH3OCH3的產(chǎn)率將變小�；旌蠚獾钠骄�相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，物質(zhì)的量增大，則混合氣體的平均式量將變小。

（3）原電池負極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。因此甲醚在負極放電，堿性條件下生成碳酸根離子與水，則電極反應(yīng)式為CH3OCH3+16OH－—12e-＝2CO32-+11H2O；

（4）根據(jù)裝置圖可知Y電極與電源的正極相連，作陽極。溶液中的氯離子放電生成氯氣，因此Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色；標準狀況下2.8LO2的物質(zhì)的量是2.8L÷22.4L/mol＝0.125mol，根據(jù)電極反應(yīng)O2+2H2O+4e-＝4OH-可知電子轉(zhuǎn)移為0.125mol×4＝0.5mol。所以根據(jù)電子守恒可知電解池中也轉(zhuǎn)移0.5mol電子，因此根據(jù)陽極電極反應(yīng)為4OH--4e-＝2H2O+O2↑可知生成氫氧根離子的物質(zhì)的量是0.5mol，其濃度是0.5mol÷0.5L＝1.0mol/L，所以溶液中氫離子濃度是10－14mol/L，因此溶液的pH＝14。

考點：考查燃燒熱、熱化學(xué)方程式、蓋斯定律、平衡狀態(tài)判斷、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及電化學(xué)原理的應(yīng)用等