问题 问答题

二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的清洁、高效能源.

Ⅰ、合成二甲醚反应一:3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-247kJ/mol

一定条件下该反应在密闭容器中达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是______.

A、低温高压B、加催化剂C、体积不变充入N2 D、增加CO浓度E、分离出二甲醚

Ⅱ、二甲醚燃料电池的工作原理如图一所示.

(1)该电池正极的电极反应式为______.电池在放电过程中,b对应的电极周围溶液的pH______.(填“增大”、“减小”或“不变”)

(2)以上述电池为电源,通过导线与图二电解池相连.

①X、Y为石墨,a为2L 0.1mol/LKCl溶液,写出电解总反应的离子方程式:______.

②X、Y分别为铜、银,a为1L 0.2mol/LAgNO3溶液,写出Y电极反应式:______.

(3)室温时,按上述(2)①电解一段时间后,取25mL上述电解后溶液,滴加0.2mol/L醋酸得到图三(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计).

①结合图三计算,上述电解过程中消耗二甲醚的质量为______.

②若图三的B点pH=7,则滴定终点在______区间(填“AB”、“BC”或“CD”).

③C点溶液中各离子浓度大小关系是______.

答案

I.要提高CO的转化率,改变条件使反应向正反应方向移动,可以通过改变温度、压强、浓度使平衡向正反应方向移动,

A、低温高压平衡向正反应方向移动,所以能提高CO的转化率,故正确;

B、加催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡移动方向,故错误;

C、体积不变充入N2,反应物和生成物浓度不变,则化学反应不移动,所以不能提高CO的转化率,故错误;

D.增加CO浓度平衡向正反应方向移动,但CO的转化率减小,故错误;

E、分离出二甲醚,二甲醚浓度减小,平衡向正反应方向移动,则能提高CO的转化率,故正确;

故选AE;

II.(1)根据氢离子移动方向知,左边电极是负极,通入燃料二甲醚,右边电极是正极,通入氧化剂氧气,该燃料电池中,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O;

电池在放电过程中,b对应的电极上二甲醚失电子生成氢离子,导致氢离子浓度增大,则溶液的pH减小;

故答案为:O2+4e-+4H+=2H2O;减小;

(2)①X、Y为石墨,放电时,阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电,所以电池反应式为:2Cl-+2H2O

电解
.
2OH-+H2↑+Cl2↑,故答案为:2Cl-+2H2O
电解
.
2OH-+H2↑+Cl2↑;

②X、Y分别为铜、银,Y是阳极,阳极上银失电子发生氧化反应,电极反应式为Ag-e-=Ag+

故答案为:Ag-e-=Ag+

(3)室温时,按上述(2)①电解一段时间后,取25mL上述电解后溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图三,

①根据图知,KOH溶液的pH=13,常温下,KOH的浓度是0.1mol/L,则n(KOH)=0.1mol/L×2L=0.2mol,根据2Cl-+2H2O

电解
.
2OH-+H2↑+Cl2↑知,生成0.2mol氢氧根离子转移电子的物质的量=
0.2mol
2
×2
=0.2mol,二甲醚燃料电池的总反应方程式是CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O,二甲醚转化为CO2,生成1mol二甲醚转移电子数=2×[4-(-2)]=12mol,因此当转移0.2mol电子时消耗二甲醚的质量=
0.2mol
12
×46g/mol
=0.77g,

故答案为:0.77g;

②滴定终点二者恰好反应生成CH3COOK,KOH的浓度是醋酸的一半,则恰好中和时需要酸的体积等于KOH体积的一半,醋酸钾为强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,当溶液的pH=7时,醋酸稍微过量,所以醋酸体积大于KOH体积的一半,所以滴定终点为AB段,故答案为:AB;

③C点溶液呈酸性则c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒c(K+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),得到c(CH3COO-)>c(K+),所以溶液中离子浓度大小顺序是:c(CH3COO-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-),故答案为:c(CH3COO-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-).

选择题
单项选择题