试题与答案

二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度

题型:问答题

题目:

二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景。

(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为:           

(2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示:

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式         ;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是           

A.MgCO3       B.Na2CO3      C.NaHCO3     D.(NH4)2CO3

②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式                

③已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)=   

④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11。测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列选项正确的是

A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O=CO32-+H2S

B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O=HCO3-+HS-

C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)]

D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)

E.c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-)

答案:

(1)2H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)   △H=-246.4 kJ·mol1

(2)① O2+4e-+2CO2=2CO32-; B   ②4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+

③4.0×10-11mol/L    ④B、C、E

(1)由盖斯定律可知,工业上用水煤气按1:1合成二甲醚的热化学方程式是,

2H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)  △H=-246.4 kJ·mol1

(2)①以二甲醚为燃料的电池,二甲醚从负极通入,氧气从正极通入,正极电极的反应式是O2+4e-+2CO2=2CO32-;NaHCO3和(NH4)2CO3受热易分解,所以不能用熔融碳酸盐电解质。MgCO3和Na2CO3都是离子化合物,离子键前者大于后者,熔化需要更从的能量,所以用Na2CO3来做熔融盐电池的电解质。

②在甲装置中,Al做阴极,Fe做阳极,阳极发生氧化反应,Fe-2e-=Fe2+,然后发生反应,4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+,产生Fe(OH)3吸附不溶性杂质,从而使水变澄清。

③在常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38mol/L ,pH=5.0,c(OH-)=10-9mol/L,代入ksp从而求得c(Fe3+)=4.0×10-11mol/L。

④乙装置中阴极上甲醚失电子生成二氧化碳,根据CH3OCH3-2CO2-12e-计算n(CO2)=0.04mol,n(Na2S)=0.2mol/L×0.2L=0.04mol,根据电离平衡常数知发生反应CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-,则溶液中的溶质是等物质的量浓度的NaHCO3和NaHS。通过以上分析可知A错误,B正确;C由物料守恒的正确;D为电荷守恒正确的应是c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)+c(HS-)+c(HCO3-),故错误;E中碳酸氢根离子和硫氢根离子都水解和电离,但程度都较小,钠离子不水解,根据电离平衡常数知,HCO3-水解程度小于HS-,故E正确;

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A.①②③

B.①②④

C.①③④

D.②③④

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