Question

（16分）二甲醚（CH₃0CH₃，沸点为-24.9℃）被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的C0₂在催化剂作用下合成二甲醚，并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下：

 （1）已知：CH₃0CH₃(g)、H₂(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.OkJ.mol^-1、△H= -285.8 kj.mol-1。写出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的热化学方程式：             。

（2）15～20%的乙醇胺．（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作C0₂吸收剂。写出吸收C0₂反应的化学方程式             。

（3） 一定条件下用C0₂和H₂合成二甲醚，反应物气流量对C0₂的转化率、二甲醚的选择性（是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例）影响结果如图9所示，当控制气流量为28mL.min^-1时，则生成0.3mol二甲醚需要通入C0₂的物质的量为               。

（4）图10为二甲醚燃料电池示意图。

      ①b电极为         ，a电极的电极反应式为            。  该燃料电池的最大障碍是氧化反应不完全而产生          （填物质名称）而导致通入电极的气体通道堵塞。

      ②若以1.12 L.min^-l（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解500 mL2 rmol.L^-1 CuS0₄溶液，通电0.50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量（写出解题过程）。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）（2）

（3）20mol     （4）①正   CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺   炭

②CH₃OCH₃——12e^-——6Cu²⁺

n(Cu²⁺)=0.15mol

m(Cu)=9.6g

【解析】（1）CH₃OCH₃(g)、H₂(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.OkJ.mol^-1、△H= -285.8 kj.mol-1，则① CH₃OCH₃(g)＋3O₂(g)=2CO₂(g)＋3H₂O(l)  △H= -1455.OkJ.mol^-1、② H₂(g)＋1/2O₂(g)=H₂O(l)  △H= -285.8 kj.mol-1。所以根据盖斯定律可知，②×6－①即得到

，因此△H＝－285.8 kJ.mol-1×6＋1455.0kJ.mol^-1＝-259.8kJ/mol。

（2）乙醇胺水溶液具有弱碱性，所以吸收CO₂生成的是碳酸盐，方程式为。

（3）根据图像可知，此时CO₂的转化率是60％，二甲醚的选择性是5％，所以需要CO₂是。

（4）①b极通入氧气，所以b极是正极，a极是负极，二甲醚失去电子，被氧化生成CO₂，方程式为CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；由于反应不完全，二甲醚可以被氧化生成固体炭，而导致通入电极的气体通道堵塞。

②通电0.50 min后，消耗二甲醚是0.56L，物质的量是0.025mol

根据电子的得失守恒可知：CH₃OCH₃——12e^-——6Cu²⁺

n(Cu²⁺)=0.025mol×6＝0.15mol

所以m(Cu)=9.6g