Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是無(wú)色氣體，可作為一種新型能源，由合成氣（組成為H₂、CO、和少量CO₂）直接制備二甲醚，其中主要過(guò)程包括以下四個(gè)反應(yīng)：
甲醇合成反應(yīng)：
①CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
②CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49.0kJ?mol^-1
水煤氣變換反應(yīng)：
③CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.1kJ?mol^-1
二甲醚合成反應(yīng)：
④2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
（1）由H₂和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）二甲醚燃料電池具有啟動(dòng)快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃燒，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為

 

．若電解質(zhì)為KOH則負(fù)極反應(yīng)為

 

．一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生

 

個(gè)電子的電量．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）燃料電池中燃料在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，書(shū)寫電極反應(yīng)，計(jì)算電子轉(zhuǎn)移．

解答： 解：（1）①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
④2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①×2+④得到：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g）△H=-204.7kJ?mol^-1；
故答案為：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-204.7kJ?mol^-1；
（2）若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為二甲醚失電子生成二氧化碳，結(jié)合原子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；
若電解質(zhì)為堿性，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為二甲醚失電子生成二氧化碳，堿溶液中生成碳酸鹽，結(jié)合原子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為二甲醚失電子生成二氧化碳，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化失去12個(gè)電子，
故答案為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺；CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；12．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡移動(dòng)原理的分析判斷，原電池原理分析和電極書(shū)寫，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．