Question

【題目】甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效、具有優良的環保性能，甲醚是一種無色氣體，具有輕微的醚香味，其燃燒熱為1455 kJmol﹣1 ， 甲醚可作燃料電池的燃料．
（1）寫出甲醚燃燒的熱化學方程式；已知H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1；計算反應4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH3OCH3（g）的反應熱△H=kJmol﹣1；
（2）工業上利用H2和CO2合成二甲醚的反應如下：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．下列能判斷反應達到化學平衡狀態的是（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，該化學平衡移動后，達到新的平衡，CH3OCH3的產率將（填“變大”、“變小”或“不變”，下同）．
（3）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池的負極反應式的其中一個產物是CO32﹣ ， 請寫出該反應的負極反應式；
（4）用（3）中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL 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象是；當燃料電池消耗2.8LO2（標準狀況下）時，計算此時：NaCl溶液中C（OH﹣）=mol/L（假設溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出）．

Answer 1

【答案】
（1）CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；﹣378.8
（2）ad；變小
（3）CH3OCH3+16OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+11H2O
（4）Y電極附近溶液中有氣體產生，上部分呈黃綠色；1
【解析】解：（1）甲醚的燃燒熱為1455kJ/mol，則燃燒方式的熱化學方程式為：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；
H2（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1 ， 熱化學方程式為
①H2（g）+ O2（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）△H1=﹣1455kJ/mol；
依據蓋斯定律計算①×3+②×2﹣③得到反應熱化學方程式為：2C（s）+3H2（g）+ O2（g）═CH2OCH3（g）△H=﹣169.4kJ/mol；即可得到4C（s）+6H2（g）+O2（g）═2CH2OCH3（g）△H=﹣378.8kJ/mol；
所以答案是：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H1=﹣1455kJ/mol；﹣378.8kJ/mol;（2）①a、在反應達平衡前，c（H2）與c（H2O）的比值在變小，故當c（H2）與c（H2O）的比值保持不變時，反應達平衡，故A選；
b、單位時間內有2mol H2消耗時一定會有1mol H2O生成，故不能作為平衡的標志，故B不選；
c、本反應的反應物和生成物全是氣體，根據質量守恒可知，在反應過程中氣體的質量一直不變，而又是恒容的容器，即氣體體積不變，故氣體密度ρ= 一直不變，故密度不變不能作為平衡的標志，故c不選；
d、此反應是個氣體的物質的量有改變的反應，即在平衡之前，容器中氣體的物質的量和壓強在變化，故當壓強不變時，說明反應達平衡，故d選．
所以答案是：ad；②反應為放熱反應，故升高溫度，平衡左移，達到新的平衡，CH3OCH3的產率將變��；
所以答案是：變�。唬�3）原電池負極發生氧化反應，甲醚在負極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應式為：CH3OCH3+16OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+11H2O；
所以答案是：CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+11H2O；（4）電解池中Y電極為陽極，溶液中氯離子失電子發生氧化反應生成氯氣，現象是冒氣泡，上部溶液呈黃綠色；
當燃料電池消耗2.8LO2（標準狀況下）物質的量= =0.125mol，電極反應為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 電子轉移為0.5mol，陰極電極方程式：2H2O+2e﹣=2 OH﹣+H2 ， 所以n（OH﹣）=0.5 mol，c（OH﹣）= =1 mol/L；
所以答案是：Y電極附近溶液中有氣體產生，上部分呈黃綠色；1．
【考點精析】通過靈活運用化學平衡狀態的判斷，掌握狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等即可以解答此題．