（14分）化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．被称之为“未来能源”。在25℃、101 kP

题型：不详难度：来源：

（14分）化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。
（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．被称之为“未来能源”。在25℃、101 kPa下，1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为 ______：相同条件下，356 g可燃冰（分子式为CH₄·9H₂O，Mr＝178）释放的甲烷气体完全燃烧生成CO₂和液态水，放出的热量为_______kJ。
（2）二甲醚(CH₃OCH₃)是无色气体，可作为一种新型能源，具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H₂、CO和少量的CO₂)直接制各二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（Ⅰ）CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）  △H₁＝－90.1kJ•mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₂＝－49.0kJ•mol^-1
水煤气变换反应：（Ⅲ）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g） △H₃＝－41.1kJ•mol^-1
二甲醚合成反应：（Ⅳ）2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄＝－24.5kJ•mol^-1
①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响___________________________________。
②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：__________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________________________。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________电子的电量。

答案

（1）2O₂（g）+CH₄（g）═CO₂（g）+H₂O（l） △H＝－889.6kJ/mol   1779.2
（2）①消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H₂O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）消耗部分CO
②2CO（g）+4H₂（g）＝CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） △H＝－204.7kJ•mol^-1
该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H₂转化率增大，CH₃OCH₃产率增加．压强升高使CO和H₂浓度增加，反应速率增大
（3）CH₃OCH₃＋16OH^－－12e^－＝2CO₃^2－＋11H₂O；12

解析

试题分析：（1）1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ，则16g甲烷即1mol甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ×16＝889.6kJ，因此甲烷燃烧的热化学方程式为2O₂（g）+CH₄（g）═CO₂（g）+H₂O（l） △H＝－889.6kJ/mol。356 g可燃冰（分子式为CH₄·9H₂O，Mr＝178）中甲烷的质量是356g×＝32g，即含有2mol甲烷，所以释放的甲烷气体完全燃烧生成CO₂和液态水，放出的热量为889.6kJ/mol×2mol＝1779.2kJ。
（2）①二甲醚合成反应（Ⅳ）对于CO转化率的影响，消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）平衡右移，CO转化率增大；生成的H₂O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）消耗部分CO，故答案为：消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H₂O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）消耗部分CO；
②Ⅰ、CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ•mol^-1、Ⅳ、2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ•mol^-1，依据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅳ得到：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g） △H＝－204.7kJ•mol^-1。该反应是气体体积减小的反应，增加压强平衡正向进行，反应速率增大，CO和H₂转化率增大，CH₃OCH₃产率增加；故答案为：2CO（g）+4H₂（g）＝CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H＝－204.7kJ•mol^-1；该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H₂转化率增大，CH₃OCH₃产率增加．压强升高使CO和H₂浓度增加，反应速率增大；
（3）原电池中负极失去电子，则二甲醚在负极发生氧化反应。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成碳酸根，结合原子守恒和电荷守恒写出电极反应为：CH₃OCH₃＋16OH^－－12e^－＝2CO₃^2－＋11H₂O； 根据负极电极反应式可知一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量。