Question

【題目】（一）工業上用CO2和H2反應合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－24.5 kJ·mol－1

（1）寫出CO2(g)和H2(g)轉化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學方程式_______________。

（2）二甲醚燃料電池具有能量轉化率高、電量大的特點而被廣泛應用，一種二甲醚氧氣電池（電解質為KOH溶液）的負極反應式為：_______________________。

（3）欲用2LNa2CO3溶液將4.66 g BaSO4(233 g/moL)固體全都轉化為BaCO3，則所用的Na2CO3溶液的物質的量濃度至少為__________________。[已知：常溫下Ksp(BaSO4)=1×10－11，Ksp (BaCO3)=1×10－10]。（忽略溶液體積的變化）

（二）向20 mL硫酸和鹽酸的混合溶液中，逐滴加入0.05 mol·L－1Ba(OH)2溶液時，生成沉淀的質量變化及由此而引起的溶液的pH的變化如圖所示。

計算：（1）原混合溶液中c(Cl－)＝________。

（2）A點的pH＝________。

Answer 1

【答案】2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1 CH3OCH3 －12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O 0.11mol/L 0.2 mol·L－1 1

【解析】

（一）（1）蓋斯定律的應用；

（2）燃料電池中負極為燃料失電子，正極為氧氣得電子，寫出電極反應式；

（3）結合可逆反應的平衡常數和難溶電解質的溶解平衡常數一起考慮；

（二）（1）根據圖象知，當混合溶液pH=7時，說明酸中氫離子和堿中氫氧根離子的物質的量相等，據此計算氫離子濃度；當20mL時硫酸和氫氧化鋇恰好反應生成硫酸鋇，據此計算硫酸根離子濃度，結合電荷守恒計算氯離子濃度；
（2）根據A點溶液中氫離子濃度計算溶液的pH。

（1）利用蓋斯定律計算，① CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.1 kJ·mol－1；② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－24.5 kJ·mol－1，2×①+②得出2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1；

正確答案：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1。

（2）二甲醚氧氣電池（電解質為KOH溶液）正極為氧氣，負極二甲醚，堿性環境下的負極反應式為CH3OCH3 －12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O；

正確答案：CH3OCH3 －12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O。

（3）n(BaSO4)=4.66g/233 g/moL=0.02mol，BaSO4(233 g/moL)固體轉化為BaCO3的化學方程式：

BaSO4（s）+ CO32-（aq）BaCO（s）+ SO42-（aq）

n（初）0.02 x 0 0

△n 0.02 0.02 0.02 0.02

n（末）0 x-0.02 0.02 0.02

= Ksp(BaSO4)./Ksp (BaCO3)= 1×10－11/(1×10－10)=1/10,可得x=0.22mol

C(Na2CO3)=0.22mol/2L=0.11mol/L。

正確答案：0.11。

（二）（1）由圖象知，當pH=7時，消耗Ba（OH）2溶液體積為60mL，由于n（H+）=n（OH-），得c（H+）=0.05mol/L×0.06L×2/0.02L=0.3molL-1；當加入20mLBa（OH）2溶液時，硫酸根離子完全反應，根據原子守恒得c（SO42-）=c（H2SO4）=0.05mol/L×0.02L/0.02L=0.05mol/L，20 mL硫酸和鹽酸的混合溶液中根據電荷守恒得c（Cl-）+2c（SO42-）=c（H+），c（Cl-）=c（H+）-2c（SO42-）=0.3molL-1-2×0.05mol/L=0.2molL-1，
正確答案:： 0.2。
（2）A點c（H+）=(0.3mol/L×0.02L-2×0.05mol/L×0.02L)/0.04L=0.1mol/L，所以pH=1；
正確答案：1。