题目内容
【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(△H)分别为﹣285.5kJ/mol、﹣283kJ/mol和﹣1460.0kJ/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)CO3
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Kap[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,下列各项正确的是
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】3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=﹣246.4kJ/mol;O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣;B;4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+;4.0×10﹣11mol/L;BCE
【解析】(1)①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=﹣285.5kJ/mol
②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣283kJ/mol
③CH3OCH3(g)+3O2=2CO2(g)+3H2O(l)△H=﹣1460.0kJ/mol
用水煤气成分按1:1合成二甲醚,
将方程式3①+3②﹣③得:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=3(﹣285.5kJ/mol)+3(﹣283kJ/mol)﹣(﹣1460.0kJ/mol)=﹣246.4kJ/mol,
所以答案是:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=﹣246.4kJ/mol;
(2)①燃料电池中,正极上氧化剂氧气得电子和二氧化碳发生还原反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣;熔融碳酸盐性质要稳定,高温时不能分解生成其它物质,
A.MgCO3高温下分解生成氧化镁和二氧化碳而得不到碳酸根离子,故错误;
B.Na2CO3性质较稳定,熔融状态下只发生电离而不发生分解反应,故正确;
C.NaHCO3性质不稳定,易分解而得不到碳酸根离子,故错误;
D.(NH4)CO3性质不稳定,易分解而得不到碳酸根离子,故错误;
故选B;
所以答案是:O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣;B;
②阳极上Fe失电子生成亚铁离子,阴极上生成氢氧根离子,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,被氧气氧化生成氢氧化铁,离子反应方程式为:4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+ ,
所以答案是:4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+;
③c(Fe3+)=mol/L=4.0×10﹣11 mol/L,
所以答案是: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、NaHS,
A.根据以上分析知,发生反应的离子方程式为:CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣ , 故错误;
B.根据以上分析知,发生反应的离子方程式为:CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣ , 故正确;
C.根据物料守恒得c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS﹣)+c(S2﹣)],故正确;
D.根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=2c(CO32﹣)+2c(S2﹣)+c(OH﹣)+c(HS﹣)+c(HCO3﹣),故错误;
E.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﹣ , 所以离子浓度大小顺序是c(Na+)>c(HCO3﹣)>c(HS﹣)>c(OH﹣),故正确;
故选BCE.
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