Question

【题目】I．二甲醚(DME)水蒸气重整制氢是一种有效解决氢源的方案，其包含的化学反应有：

(1)已知某些化学键的键能数据如下表所示：

请据此书写二甲醚(DME)水蒸气重整制氢的总反应的热化学方程式：_____。

(2)对于反应①，一定温度下，在一个 2L 的恒压密闭容器中充人 0.1 mol CH3OCH3(g)和 0.2 mol H2O(g)发生该反应，经过 10 min 反应达到平衡，此时CH3OCH3 ( g)与 CH30H(g)的分压之比为 3:4，则用 CH3OH(g)表示的平均反应速率为_________用分压计算表示该反应的平衡常数 Kp= ______保留两位小数）。（提示：某气体分压=总压×

(3)将中间产物 CH3OH 氧化可制得 HCOOH。常温下，已知 HCOOH 的电离常数 Ka=1.8×10，，则物质的量浓度相同的 HCOOH 与 HCOONa 的混合溶液中，各粒子浓度 (不含 H2O)由大到小的顺序是_____。

(4)已知反应：HCOOH（过量）+K2C2O4 =KHC2O4+HCOOK; KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH。H2C204 的一、二级电 离常数分别记为 K1、K2，HCOOH、 CH3COOH 的电离常数分别记为 K3、K4，则 K1、K2、K3、K4 从大到小的排列顺序为____。

Ⅱ．图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断 在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜；放电前，被膜隔开的电解质为 Na2S2 和 NaBr3，放电后，分别变为 Na2S4 和NaBr。

(1)写出电池放电时，负极的电极反应式：_____。

(2)电池中离子选择性膜宜采用_____（填“阳”或“阴”）离子交换膜。

(3)已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应，生成可溶性的多硫化物 Na2Sx。若通过加入 FeCl3 与 Na2S， 溶液作用获得单质 S，其离子方程式为_____。

Answer 1

【答案】（1）CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol （2）0.004mol.L-1.min-1 （3）0.17。 （4）c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-) （5）K1>K3>K2>K4 （6）2S22--2e-= S42- （7） 阳 （8）2Fe3++Sx2-=2 Fe2++xS

【解析】

(1) 反应H2O(g)+CO(g)CO2（g）+H2(g),焓变H3=2463KJ/mol+1070KJ/mol-2801 KJ/mol -436 KJ/mol =+42 KJ/mol ；二甲醚水蒸气重整制氢是一种有效解决氢源的方案,根据已知反应的方程式再结合盖斯定律用 (1)+(2)+(3)2计算得到:CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol；本题答案为：CH3OCH3(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)H3=+289.98KJ/mol。
(2)已知CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g),一定温度下在一2L密闭容器中充入0.1mol CH3OCH3(g)和0.2mol H2O(g)发生该反应,根据化学平衡三段式列式,设反应甲醚物质的量为x;
CH3OCH3(g)+ H2O(g)2CH3O(g),

起始量(mol) 0.1 0.2 0
变化量(mol) x x 2x
平衡量 (mol) (0.1-x) 0.2-x 2x
经过10min达到平衡, 此时CH3OCH3 ( g)与 CH30H(g)的分压之比为 3:4,(0.1-x)/2x=3/4,所以x=0.04mol。则CH3OH(g)表示的平均反应速率为V=20.04mol/2L10min=0.004mol.L-1.min-1；用分压计算表示该反应的平衡常数 Kp=（20.04mol/2L）2/=0.17因此，本题正确答案是:0.004mol.L-1.min-1 0.17。

(3)因为HCOOH的Ka=1.8×10-4，所以甲酸为弱酸，HCOONa 为可溶性的强电解质，所以HCOOH和HCOONa的混合溶液中离子浓度由大到小的是c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)>c(H+)>c(OH-)。

(4)由反应：HCOOH（过量）+K2C2O4=KHC2O4+HCOOK，知道酸性由强到弱的顺序为H2C2O4>HCOOH> HC2O4- ，由KHC2O4+CH3COOK =K2C2O4+CH3COOH可知，酸性HC2O4-> CH3COOH 。因为H2C204 的一、二级电离常数分别记为 K1、K2，HCOOH、 CH3COOH 的电离常数分别记为 K3、K4，则 K1、K2、K3、K4 从大到小的排列顺序为K1>K3>K2>K4。答案为：K1>K3>K2>K4。

II（1）电池放电时为原电池，Na2S2放电失电子做负极，则负极的电极反应式为2S22--2e-= S42- 。答案：2S22--2e-= S42- 。

(2) 因为负极的电极反应式为2S22--2e-= S42- ，反应中阴离子数目减少，而正极的阴离子增多，根据溶液呈电中性的原理，电池中离子选择性膜宜采用阳离子交换膜。答案：阳。

(3)已知可溶性硫化物在溶液中能与硫单质反应，生成可溶性的多硫化物 Na2Sx。若通过加入 FeCl3 与 Na2S， 溶液作用获得单质 S，根据电子守恒其离子方程式为2 Fe3++Sx2-=2 Fe2++xS。