Question

8．二甲醚（DME）一种清洁的替代燃料，不含硫，不会形成微粒，而且与汽油相比，排放的NO₂更少，因此是优良的柴油机替代燃料．工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下（复合催化剂为CuO/ZnO/Al₂O₂）：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-204.7kJ/mol．
（1）600℃时，一步法合成二甲醚过程如下：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-100.46kJ/mol
2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-38.7kJ/mol
则△H₂=-3.78kJ/mol．
（2）以DME为燃料，氧气为氧化剂，在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池，则通入氧气的电极是电源的正（填正、负）极，通DME的电极反应为CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺．

Answer 1

分析 （1）已知：
①CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H₁=-100.46kJ/mol
②2CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-204.7kJ/mol
依据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算；
（2）该燃料电池中，氧气在正极得电子，负极上二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳．

解答 解：（1）已知：
①CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H₁=-100.46kJ/mol
②2CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-204.7kJ/mol
根据盖斯定律：②-①×2得：2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-204.7kJ/mol-（-100.46kJ/mol）×2=-3.78kJ/mol；
故答案为：-3.78kJ/mol；
（2）该燃料电池中，氧气在正极得电子，则通入氧气的电极是电源的正极，负极上二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则负极反应式为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，
故答案为：正；CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺．

点评 本题考查了盖斯定律的计算、电化学原理，熟悉盖斯定律、发生的电极反应即可解答，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．