Question

【題目】二甲醚（CH3OCH3）是一種重要的清潔燃料氣，其儲運、燃燒安全性、理論燃燒溫度等性能指標均優于液化石油氣，也可用作燃燒電池的燃料，具有很好的好展前景．
（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃燒熱（△H）分別為﹣285.5kJ/mol、﹣283kJ/mol和﹣1460.0kJ/mol，則工業上利用水煤氣成分按1：1合成二甲醚的熱化學方程式為
（2）工業上采用電浮遠凝聚法處理污水時，保持污水的pH在5.0，通過電解生成Fe（OH）3膠體，吸附不溶性雜質，同時利用陰極產生的H2 ， 將懸浮物帶到水面，利于除去．實驗室以二甲醚燃料電池模擬該方法設計的裝置如圖所示：

①乙裝置以熔融碳酸鹽為電解質，稀土金屬材料為電極．寫出該燃料電池的正極電極反應式 下列物質可用做電池熔融碳酸鹽的是
A．MgCO3 B．Na2CO3 C．NaHCO3 D．（NH4）CO3
②寫出甲裝置中陽極產物離子生成Fe（OH）3沉淀的離子方程式：
③已知常溫下Kap[Fe（OH）3]=4.0×10﹣38 ， 電解一段時間后，甲裝置中c（Fe3+）=
④已知：H2S的電離平衡常數：K1=9.1×10﹣8、K2=1.1×10﹣12；H2CO3的電離平衡常數：K1=4.31×10﹣7、K2=5.61×10﹣11 ． 測得電極上轉移電子為0.24mol時，將乙裝置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中，下列各項正確的是
A．發生反應的離子方程式為：CO2+S2﹣+H2O═CO32﹣+H2S
B．發生反應的離子方程式為：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﹣）

Answer 1

【答案】3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣246.4kJ/mol；O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；B；4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+；4.0×10﹣11mol/L；BCE
【解析】（1）①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.5kJ/mol
②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=﹣283kJ/mol
③CH3OCH3（g）+3O2=2CO2（g）+3H2O（l）△H=﹣1460.0kJ/mol
用水煤氣成分按1：1合成二甲醚，
將方程式3①+3②﹣③得：3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=3（﹣285.5kJ/mol）+3（﹣283kJ/mol）﹣（﹣1460.0kJ/mol）=﹣246.4kJ/mol，
所以答案是：3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣246.4kJ/mol；
（2）①燃料電池中，正極上氧化劑氧氣得電子和二氧化碳發生還原反應生成碳酸根離子，電極反應式為O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；熔融碳酸鹽性質要穩定，高溫時不能分解生成其它物質，
A．MgCO3高溫下分解生成氧化鎂和二氧化碳而得不到碳酸根離子，故錯誤；
B．Na2CO3性質較穩定，熔融狀態下只發生電離而不發生分解反應，故正確；
C．NaHCO3性質不穩定，易分解而得不到碳酸根離子，故錯誤；
D．（NH4）CO3性質不穩定，易分解而得不到碳酸根離子，故錯誤；
故選B；
所以答案是：O2+4e﹣+2CO2=2CO32﹣；B；
②陽極上Fe失電子生成亞鐵離子，陰極上生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩定，被氧氣氧化生成氫氧化鐵，離子反應方程式為：4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+ ，
所以答案是：4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+；
③c（Fe3+）=mol/L=4.0×10﹣11 mol/L，
所以答案是：4.0×10﹣11mol/L；
④乙裝置中陰極上甲醚失電子生成二氧化碳，根據CH3OCH3﹣﹣﹣2CO2﹣﹣﹣12e﹣計算n（CO2）==0.04mol，n（Na2S）=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，根據電離平衡常數知發生反應CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣
， 則溶液中的溶質是等物質的量濃度的NaHCO3、NaHS，
A．根據以上分析知，發生反應的離子方程式為：CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣ ， 故錯誤；
B．根據以上分析知，發生反應的離子方程式為：CO2+S2﹣+H2O═HCO3﹣+HS﹣ ， 故正確；
C．根據物料守恒得c（Na+）=2[c（H2S）+c（HS﹣）+c（S2﹣）]，故正確；
D．根據電荷守恒得c（Na+）+c（H+）=2c（CO32﹣）+2c（S2﹣）+c（OH﹣）+c（HS﹣）+c（HCO3﹣），故錯誤；
E．碳酸氫根離子和硫氫根離子都水解和電離，但程度都較小，鈉離子不水解，根據電離平衡常數知，HCO3﹣水解程度小于HS﹣ ， 所以離子濃度大小順序是c（Na+）＞c（HCO3﹣）＞c（HS﹣）＞c（OH﹣），故正確；
故選BCE．