Question

二甲醚（CH₃OCH₃，沸點(diǎn)為-24.9℃）被稱為21世紀(jì)的新型能源�？茖W(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣與從煙道氣中分離出的CO₂在催化劑作用下合成二甲醚，并開發(fā)出直接以二甲醚為燃料的燃料電池。其合成流程如下：

（1）已知：CH₃OCH₃(g)、H₂(g)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為：△H= -1455.0kJ·mol^-1、△H= -285.8 kJ·mol^-1。寫出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的熱化學(xué)方程式：                   ；

（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作CO₂吸收劑。寫出吸收CO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式                           ；

（3）一定條件下用CO₂和H₂合成二甲醚，反應(yīng)物氣流量對CO₂的轉(zhuǎn)化率、二甲醚的選擇性（是指轉(zhuǎn)化生成二甲醚的碳占已轉(zhuǎn)化碳的比例）影響結(jié)果如圖1所示，當(dāng)控制氣流量為28mL· min^-1時(shí)，則生成0.3mol二甲醚需要通入CO₂的物質(zhì)的量為             ；

圖1                                       圖2

（4）圖2為二甲醚燃料電池示意圖。

①a電極的電極反應(yīng)式為                            ；

②若以1.12 L·min^-l（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入二甲醚，用該電池電解50mL2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通電0.50 min后，計(jì)算理論上可析出金屬銅的質(zhì)量為         。

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）

（3）20mol    

（4）① CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺ 

② 6.4g （每空2分）

【解析】

試題分析：（1）已知：CH₃0CH₃（g）、H₂（g）的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為：△H=-1455．OkJ•mol^-1、△H=-285.8kJ•mol^-1，①CH₃0CH₃（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1455.0kJ•mol^-1；

②H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1，依據(jù)蓋斯定律②×6-①得到：

2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（l）△H=-259.8kJ•mol‾¹，寫出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的熱化學(xué)方程式為：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（l）△H=-259.8kJ•mol‾¹。

（2）15～20%的乙醇胺．（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作C0₂吸收劑，乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，結(jié)合二氧化碳生成碳酸鹽，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2HOCH₂CH₂NH₂+H₂O+CO₂⇌（HOCH₂CH₂NH₃）₂CO₃。

（3）生產(chǎn)0.3mol二甲醚，理論上應(yīng)生成二甲醚物質(zhì)的量0.3mol÷5%=6mol，反應(yīng)的反應(yīng)的CO₂的物質(zhì)的量為12mol，實(shí)際通入的CO₂的物質(zhì)的量為12mol÷60%=20mol。

（4）①反應(yīng)本質(zhì)是二甲醚的燃燒，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，二甲醚在負(fù)極放電，正極反應(yīng)還原反應(yīng)，氧氣在正極放電．由圖可知，a極為負(fù)極，b為正極，二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子，a電極的電極反應(yīng)式為 CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺。

②若以1.12L•min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入二甲醚，用該電池電解500mL 2mol•L^-1 CuS0₄溶液，通電0.50min后，通入二甲醚物質(zhì)的量=1.12L/min×0.50min÷22.4L/mol

=0.025mol；依據(jù)電極反應(yīng)電子守恒，CH₃OCH₃～12e^-,n（e‾）=0.025mol×12=0.3mol，  50mL2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，Cu²⁺共0.05mol×2mol•L‾¹=0.1mol，Cu²⁺完全反應(yīng)，所以m（Cu）=0.1mol×64g/mol=6.4g

考點(diǎn)：本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、電極方程式的書寫及相關(guān)計(jì)算。