*醚(CH3OCH3)被称为21试剂的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保*能,*醚是一种无*气体,具有轻微...
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*醚(CH3OCH3)被称为21试剂的新型燃料,它清洁、高效、具有优良的环保*能,*醚是一种无*气体,具有轻微的醚香味,其燃烧热为1455kJ/mol,*醚可作燃料电池的燃料.
(1)写出*醚燃烧的热化学方程式 ;已知H2(g)和C(s)的燃烧热分别是285.8kJ/mol、393.5kJ/mol;计算反应4C(s)+6H2(g)+O2(g)═2CH3OCH3(g)的△H= .
(2)工业上利用H2和CO2合成二*醚的反应如下:6H2(g)+2CO2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H<0
①一定温度下,在一个固定体积的密闭容器中进行该反应,下列能判断反应达到化学平衡状态的是 (选填编号).
A.c(H2)与c(H2O)的比值保持不变 B.单位时间内有2molH2消耗时有1molH2O生成
C.容器中气体密度不再改变 D.容器中气体压强不再改变
②温度升高,该化学平衡移动后到达新的平衡,CH3OCH3的产率将 (填“变大”、“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均式量将 .
(3)以*醚、空气、*氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池.该电池的负极反应式为 .
(4)常温下,用(3)中的燃料电池为电源,以石墨为电极电解500mL滴有*酞的NaCl溶液,装置如图所示,请写出电解过程中Y电极附近观察到的现象 ;当檀料电池消耗0,.28LO2(标准状况下)时,计算此时:NaCl溶液的pH= (假设溶液的体积不变,气体全部从溶液中逸出).
【回答】
【考点】热化学方程式;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断;电解原理.
【专题】化学反应中的能量变化;化学平衡专题;电化学专题.
【分析】(1)依据燃烧热概念含义是1mol*醚完全燃烧生成稳定氧化物二氧化碳和液态水放出的热量为燃烧热,结合书写方法写出热化学方程式;
依据燃烧热写出热化学方程式,结合盖斯定律计算得到所需热化学方程式和对应焓变;
(2)①反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化,以及由此衍生的其它量不变,可由此进行判断.
②根据反应放热,故升高温度,平衡左移,据此判断CH3OCH3的产率和混合气体的平均式量M=;
(3)原电池负极发生氧化反应,*醚在负极放电,碱*条件下生成碳*根与水,原电池反应比直接燃烧能量转化率高;
(4)惰*电极电解饱和食盐水,Y电极是阳极,溶液中*离子失电子生成*气;依据原电池和电解池中存在的电子守恒结合电极反应计算溶液PH.
【解答】解:(1)*醚的燃烧热为1455kJ/mol,则燃烧方式的热化学方程式为:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H1=﹣1455kJ/mol;
H2(g)和C(s)的燃烧热分别是285.8kJmol﹣1、393.5kJmol﹣1;热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=﹣285.8KJ/mol;
②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣393.5KJ/mol;
③CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H1=﹣1455kJ/mol;
依据盖斯定律计算①×3+②×2﹣③得到反应热化学方程式为:2C(s)+3H2(g)+O2(g)═CH2OCH3(g):△H=﹣169.4kJ/mol;
4C(s)+6H2(g)+O2(g)═2CH2OCH3(g):△H=﹣338.8kJ/mol;
故*为:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H1=﹣1455kJ/mol;△H=﹣378.8kJ/mol;
(2)①A、在反应达平衡前,c(H2)与c(H2O)的比值在变小,故当c(H2)与c(H2O)的比值保持不变时,反应达平衡,故A选;
B、单位时间内有2mol H2消耗时一定会有1mol H2O生成,故不能作为平衡的标志,故B不选;
C、本反应的反应物和生成物全是气体,根据质量守恒可知,在反应过程中气体的质量一直不变,而又是恒容的容器,即气体体积不变,故气体密度ρ=一直不变,故密度不变不能作为平衡的标志,故C不选;
D、此反应是个气体的物质的量有改变的反应,即在平衡之前,容器中气体的物质的量和压强在变化,故当压强不变时,说明反应达平衡,故D选.
故选AD;
②反应放热,故升高温度,平衡左移,故CH3OCH3的产率将变小;本反应的反应物和生成物全是气体,根据质量守恒可知,在反应过程中气体的质量m一直不变,而升温后平衡左移,气体的物质的量变大,故混合气体的平均式量M=变小,故*为:变小;变小;
(3)原电池负极发生氧化反应,*醚在负极放电,碱*条件下生成碳*根与水,电极反应式为:CH3OCH3+16OH﹣﹣12e﹣=2CO32﹣+11H2O;故*为:CH3OCH3+16OH﹣12e﹣=2CO2﹣3+11H2O;
(4)电解池中Y电极为阳极,溶液中*离子失电子发生氧化反应生成*气,现象是冒气泡,上部溶液呈黄绿*;
当燃料电池消耗2.8LO2(标准状况下)物质的量==0.125mol,电极反应为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,电子转移为0.5mol,电解池中 阳极电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑,依据电子守恒溶液中减少*氧根离子物质的量和增加的*离子物质的量守恒,则溶液中*离子浓度==1mol/L,此时NaCl溶液的pH=14;
故*为:Y电极附近溶液中有气体产生,上部分呈黄绿*;14.
【点评】本题考查了热化学方程式的书写方法和燃烧热概念,盖斯定律的计算应用,原电池反应、电解池反应原理的应用判断,掌握实质是解题关键,题目难度中等.
知识点:化学的反应中的物质变化和能量变化单元测试
题型:填空题
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