二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景。(1)已
题型:不详难度:来源:
二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景。 (1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为: 。 (2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示:
①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式 ;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是 。 A.MgCO3 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2CO3 ②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式 。 ③已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)= 。 ④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11。测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列选项正确的是 A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O=CO32-+H2S B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2-+H2O=HCO3-+HS- C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)] D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-) E.c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-) |
答案
(1)2H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-246.4 kJ·mol-1 (2)① O2+4e-+2CO2=2CO32-; B ②4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+ ③4.0×10-11mol/L ④B、C、E |
解析
(1)由盖斯定律可知,工业上用水煤气按1:1合成二甲醚的热化学方程式是, 2H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=-246.4 kJ·mol-1。 (2)①以二甲醚为燃料的电池,二甲醚从负极通入,氧气从正极通入,正极电极的反应式是O2+4e-+2CO2=2CO32-;NaHCO3和(NH4)2CO3受热易分解,所以不能用熔融碳酸盐电解质。MgCO3和Na2CO3都是离子化合物,离子键前者大于后者,熔化需要更从的能量,所以用Na2CO3来做熔融盐电池的电解质。 ②在甲装置中,Al做阴极,Fe做阳极,阳极发生氧化反应,Fe-2e-=Fe2+,然后发生反应,4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3+8H+,产生Fe(OH)3吸附不溶性杂质,从而使水变澄清。 ③在常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38mol/L ,pH=5.0,c(OH-)=10-9mol/L,代入ksp从而求得c(Fe3+)=4.0×10-11mol/L。 ④乙装置中阴极上甲醚失电子生成二氧化碳,根据CH3OCH3-2CO2-12e-计算n(CO2)=0.04mol,n(Na2S)=0.2mol/L×0.2L=0.04mol,根据电离平衡常数知发生反应CO2+S2-+H2O═HCO3-+HS-,则溶液中的溶质是等物质的量浓度的NaHCO3和NaHS。通过以上分析可知A错误,B正确;C由物料守恒的正确;D为电荷守恒正确的应是c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)+c(HS-)+c(HCO3-),故错误;E中碳酸氢根离子和硫氢根离子都水解和电离,但程度都较小,钠离子不水解,根据电离平衡常数知,HCO3-水解程度小于HS-,故E正确; |
举一反三
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ
| 用炭粉在高温条件下还原CuO
| 方法Ⅱ
| 电解法,反应为2Cu + H2O Cu2O + H2↑。
| 方法Ⅲ
| 用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2
| (1)工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ,其原因是反应条件不易控制,若控温不当易生成 而使Cu2O产率降低。 (2)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s) △H =-akJ·mol-1 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H =-bkJ·mol-1 Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H =-ckJ·mol-1 则方法Ⅰ发生的反应:2CuO(s)+C(s)= Cu2O(s)+CO(g);△H = kJ·mol-1。 (3)方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为 。
(4)方法Ⅲ为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该制法的化学方程式为 。 (5)在相同的密闭容器中,用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验: 水蒸气的浓度(mol/L)随时间t(min)变化如下表所示。
序号
| 温度
| 0
| 10
| 20
| 30
| 40
| 50
| ①
| T1
| 0.050
| 0.0492
| 0.0486
| 0.0482
| 0.0480
| 0.0480
| ②
| T1
| 0.050
| 0.0488
| 0.0484
| 0.0480
| 0.0480
| 0.0480
| ③
| T2
| 0.10
| 0.094
| 0.090
| 0.090
| 0.090
| 0.090
| 下列叙述正确的是 (填字母代号)。 A.实验的温度T2小于T1 B.实验①前20 min的平均反应速率v(O2)=7×10-5 mol·L-1 min-1 C.实验②比实验①所用的催化剂催化效率高 |
按下图的装置进行试验,若图中X轴表示阴极的电子的量,则Y轴可能表示为( )
A.Cu2+物质的量浓度 | B.C棒的质量 | C.Fe棒的质量 | D.Cl-物质的量浓度 |
|
下列说法正确的是 ( ) A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl- -2e-= Cl2 ↑ | B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2 + 2H2O+ 4e- ="=" 4OH- | C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜 | D.钢铁发生电化腐蚀的正极反应式:Fe-2e- ="=" Fe2+ |
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用两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解,当有1×10-3 mol的OH-放电时,溶液显浅蓝色,则下列叙述正确的是( )A.阳极上析出11.2 mL O2(标准状况) | B.阴极上析出32 mg Cu | C.阴极上析出11.2 mL H2(标准状况) | D.阳极和阴极质量都无变化 |
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右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )A.b为正极、a为负极 | B.a为阳极、b为阴极 | C.电解过程中,d电极质量增加 | D.电解过程中,氯离子浓度不变 |
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