Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的清洁能源，工业上制二甲醚是在一定的温度（230～290℃）和催化剂条件下进行的，反应中发生了下列一些反应：CO(g)+2H2(g)

. .

CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol①2CH3OH(g)

. .

CH3OCH3(g)2+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol②CO(g)+H2(g)

. .

CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol③
（1）反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)

. .

CH3OCH3(g)+CO2(g)，则该反应的△H=

-246.1kJ/mol

．
（2）二甲醚燃料电池的工作原理如图所示，请回答下列问题：
①B电极上的电极反应式是

CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺

．
②若燃料电池中通入二甲醚（沸点为-24.9℃）的速率为1.12L/h（标准状况），以该燃料电池作为电源电解2mol?L^-1CuSO₄溶液500mL，则通电0.5h后理论上在阴极可析出的金属铜为

7.2

g．（假设整个过程中，能量利用率为75%）

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所求的热化学方程式和焓变；
（2）①依据图示分析通入氧气的一端为正极，通入二甲醚的一端为负极，电解质溶液为酸性环境，二甲醚失电子生成二氧化碳，根据电子守恒写出电极反应；
②依据二甲醚通入的量计算物质的量，结合电子守恒计算析出铜的质量；

解答：解：（1）依据热化学方程式和盖斯定律①×2+②+③得到：3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ/mol；
故答案为：-246.1kJ/mol；
（2）①反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电．由图可知，a极为负极，b为正极，二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为 CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺；该燃料电池的最大障碍是氧化反应不完全而产生碳堵塞通入电极的气体通道；
故答案为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
②若以1.12L?min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解500mL 2mol?L^-1 CuS0₄溶液，通电0.50min后，通入二甲醚物质的量=

1.12L/mol×0.50min

22.4L/mol

=0.025mol；
依据电极反应电子守恒，CH₃OCH₃--12e^---6Cu²⁺，整个过程中，能量利用率为75%，
n（Cu²⁺）=0.025mol×75%×6=0.1125mol
m（Cu）=0.1125mol×64g/mol=7.2g
答：理论上可析出金属铜的质量7.2g；

点评：本题考查热化学方程式书写，燃烧热概念，流程分析，图象分析应用，原电池电极反应的书写方法，电子守恒的计算应用，题目难度中等．