Question

（1）甲醇可作为燃料电池的原料．以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇．
Ⅰ：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ?mol^-1
Ⅱ：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ?mol^-1
CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CH₃OH （g）和H₂（g）的热化学方程式为    ．
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．实验室用如图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式    ．
②写出除去甲醇的离子方程式    ．
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al-空气原电池的电极反应式负极    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算应用；
（2）①通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化，自身被还原为Co²⁺，原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H⁺，配平书写为：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
（3）Al-空气原电池铝做负极是电子生成铝离子在碳酸氢钠溶液中发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；
解答：解：（1）Ⅰ：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ?mol^-1
Ⅱ：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ得到CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ?mol^-1
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ?mol^-1
（2））①通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co²⁺-e^-=Co³⁺；
故答案为：Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化，自身被还原为Co²⁺，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H⁺，配平书写离子方程式为：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
故答案为：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
（3）以NaHCO₃溶液为介质的Al-空气原电池中铝做负极失电子发生氧化反应生成铝离子，在碳酸氢钠溶液中发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；负极的电极反应式：
Al-3e^-+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案为：：Al-3e^-+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理分析和电极反应书写方法，题目难度中等．