Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H₂、CO、和少量CO₂）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
①CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
②CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49.0kJ?mol^-1
水煤气变换反应：
③CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.1kJ?mol^-1
二甲醚合成反应：
④2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
（1）由H₂和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为

 

．
（2）二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧，若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应为

 

．若电解质为KOH则负极反应为

 

．一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生

 

个电子的电量．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）燃料电池中燃料在负极上失电子发生氧化反应，正极发生还原反应，书写电极反应，计算电子转移．

解答： 解：（1）①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
④2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
依据盖斯定律①×2+④得到：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g）△H=-204.7kJ?mol^-1；
故答案为：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-204.7kJ?mol^-1；
（2）若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成二氧化碳，结合原子守恒和电荷守恒写出电极反应为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；
若电解质为碱性，氧气在正极发生还原反应，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成二氧化碳，碱溶液中生成碳酸盐，结合原子守恒和电荷守恒写出电极反应为：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成二氧化碳，一个二甲醚分子经过电化学氧化失去12个电子，
故答案为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；12．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的应用，化学平衡移动原理的分析判断，原电池原理分析和电极书写，掌握基础是关键，题目难度中等．