Question

將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為：2CO₂（g）+6H₂（g） 

催化劑

  CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知一定壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率見(jiàn)表：

投料比[n（H2）/n（CO2）]	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

（1）該反應(yīng)的焓變△H

 

0，熵變△S

 

0（填＞、＜或=）．
（2）用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質(zhì)中該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

．若以1.12L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點(diǎn)為-24.9℃），用該電池電解500mL 2mol?L^-1CuSO₄溶液，通電0.50min后，理論上可析出金屬銅

 

g．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷△H；據(jù)化學(xué)方程式中反應(yīng)物和生成物氣體物質(zhì)的量多少判斷△S；
（2）甲醚作為燃料電池的原料．甲醚在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電極書寫方法寫出電極反應(yīng)；甲醚燃料電池為原電池做電源電解硫酸銅溶液，鋅接原電池負(fù)極做陰極，依據(jù)電解原理，陽(yáng)離子移向陰極，結(jié)合電極反應(yīng)電子守恒計(jì)算．

解答： 解：（1）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反應(yīng)物有8mol氣體，生成物有4mol氣體，熵減小，
故答案為：＜；＜；
（2）若用甲醚作為燃料電池的原料，甲醚在負(fù)極失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)，在堿性介質(zhì)中電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
甲醚燃料電池設(shè)計(jì)如圖所示的裝置，甲醚燃料電池為原電池做電源電解硫酸銅溶液，陰極電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，通入甲醚（沸點(diǎn)為-24.9℃）的速率為1.12L?min^-1（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則通電30s后消耗甲醚的物質(zhì)的量是0.56L即0.025mol，根據(jù)反應(yīng)CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，這些甲醚伴隨著0.3mol電子轉(zhuǎn)移，陰極電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.3mol時(shí)，析出金屬銅的物質(zhì)的量是0.15mol，質(zhì)量是0.15mol×64g/mol=9.6g，
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；9.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素判斷，原電池、電解池的電極反應(yīng)書寫，原理應(yīng)用和電子守恒計(jì)算，題目難度中等．