Question

（16分）二甲醚（CH₃0CH₃，沸點(diǎn)為-24.9℃）被稱為21世紀(jì)的新型能源�？茖W(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣與從煙道氣中分離出的C0₂在催化劑作用下合成二甲醚，并開發(fā)出直接以二甲醚為燃料的燃料電池。其合成流程如下：

 （1）已知：CH₃0CH₃(g)、H₂(g)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為：△H= -1455.OkJ.mol^-1、△H= -285.8 kj.mol-1。寫出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的熱化學(xué)方程式：             。

（2）15～20%的乙醇胺．（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作C0₂吸收劑。寫出吸收C0₂反應(yīng)的化學(xué)方程式             。

（3） 一定條件下用C0₂和H₂合成二甲醚，反應(yīng)物氣流量對C0₂的轉(zhuǎn)化率、二甲醚的選擇性（是指轉(zhuǎn)化生成二甲醚的碳占已轉(zhuǎn)化碳的比例）影響結(jié)果如圖9所示，當(dāng)控制氣流量為28mL.min^-1時，則生成0.3mol二甲醚需要通入C0₂的物質(zhì)的量為               。

（4）圖10為二甲醚燃料電池示意圖。

      ①b電極為         ，a電極的電極反應(yīng)式為            。  該燃料電池的最大障礙是氧化反應(yīng)不完全而產(chǎn)生          （填物質(zhì)名稱）而導(dǎo)致通入電極的氣體通道堵塞。

      ②若以1.12 L.min^-l（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的速率向該電池中通入二甲醚，用該電池電解500 mL2 rmol.L^-1 CuS0₄溶液，通電0.50 min后，計算理論上可析出金屬銅的質(zhì)量（寫出解題過程）。

 

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)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為：△H= -1455.OkJ.mol^-1、△H= -285.8 kj.mol-1，則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。所以根據(jù)蓋斯定律可知，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堿性，所以吸收CO₂生成的是碳酸鹽，方程式為。

（3）根據(jù)圖像可知，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率是60％，二甲醚的選擇性是5％，所以需要CO₂是。

（4）①b極通入氧氣，所以b極是正極，a極是負(fù)極，二甲醚失去電子，被氧化生成CO₂，方程式為CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；由于反應(yīng)不完全，二甲醚可以被氧化生成固體炭，而導(dǎo)致通入電極的氣體通道堵塞。

②通電0.50 min后，消耗二甲醚是0.56L，物質(zhì)的量是0.025mol

根據(jù)電子的得失守恒可知：CH₃OCH₃——12e^-——6Cu²⁺

n(Cu²⁺)=0.025mol×6＝0.15mol

所以m(Cu)=9.6g