题目内容
【题目】甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）合成甲醇的主要化学反应如下：
Ⅰ．CO+2H2
CH3OH
Ⅱ．CO2+3H2CH3OH+H2O
Ⅲ．CO2+H2CO+H2O
请回答下列问题：
（1）已知三种物质的标准燃烧热如下表：
物质 | CO（g） | H2（g） | CH3OH（l） |
燃烧热（kJ·mol1） | 283.0 | 285.8 | 726.5 |
①书写25℃、101kPa条件时CO燃烧热的热化学方程式____________。
②计算25℃、101kPa条件时反应Ⅰ的ΔH=_____kJ·mol1 。
（2）甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell）属于质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示：
①c处产生的气体是_______________；
②负极的电极反应式是_______________。
（3）下图是甲醇燃料电池工作示意图，其中A，B，D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A，B两极上产生的气体体积相同。
①乙中B极的电极反应式_______。
②乙中A极析出的气体在标况下的体积________。
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则②线表示的是____的变化，反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要____mL 5mol/LNaOH溶液。
（4）蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下：NiO2＋Fe＋2H2O
Fe（OH）2＋Ni（OH）2。
①此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的________极连接。
②放电时正极的电极反应式为_____________________。
（5）按如图所示装置进行下列不同的操作
①将K1 、K2、 K3分别只关闭一个，则铁的腐蚀的速度最快的是只闭合_____（填“K1”或 “K2”或“K3”，下同），为减缓铁的腐蚀， 只闭合_____，该防护法称为______________。
②只闭合K3，当铁棒质量减少5.6g时，石墨电极消耗的气体体积为__________L（标准状况）。
【答案】CO(g)+
O2(g)=CO(g) ΔH=283.0 kJ·mol1 -128.09kJ·mol1 CO2 CH3OH+ H2O-6e- = CO2 +6H+ Cu2+ +2e-= Cu，2H+ +2e-= H2↑ 2.24L Fe2+的物质的量的变化 280mL 负极 NiO2+2H2O+2e－＝Ni(OH)2+2OH- K1 K2 外加电源的阴极保护法 1.12L
【解析】
(1)①25℃、101kPa条件时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热.；
②结合燃烧热概念书写燃烧热的热化学方程式，利用盖斯定律计算得到；
(2)①甲醇燃料电池工作时，阳离子向正极移动；②甲醇燃料电池的负极发生氧化反应，应为甲醇在负极发生氧化反应，氧化产物为CO2，并得到H+；
(3)①分析可知B电极为电解池的阴极，铜离子得电子生成铜，工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同说明铜离子全部放电后溶液中氢离子放电生成氢气；
②工作一段时间后，断开K，此时A、B两极.上产生的气体体积相同，分析电极反，应，B为阴极，溶液中铜离子析出，氢离子得到电子生成氢气；A电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气;阳极电极反应和电子守恒计算得到；
③C电极为阳极，D电极为阴极， 根据丙图可知溶液中有三种金属阳离子，而根据丙的成分可知溶液中只有两种金属阳离子，说明在电解过程中还有Cu2+生成，因此C电极是Cu做阳极，D电极是石墨做阴极，根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化确定曲线对应的离子，结合转移电子的物质的量计算;
（4）①此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的负极连接；
②放电时，正极上NiO2得到电子反应生成Ni(OH)2；
（5）①只闭合K1时铁连接电源的正极作为电解池的阳极，只闭合K2，铁连接电源的负极作为阴极；
②只闭合K3，则形成原电池，为吸氧腐蚀。
（1）①25℃、101kPa条件时CO燃烧热为283.0 kJ·mol1 ，燃烧热的热化学方程式为CO(g)+
O2(g)=CO(g) ΔH=283.0 kJ·mol1 ；
②I. CO(g)+O2(g)= CO2(g)△H= -283.0 kJ·mol1;
II. H2(g)+
O2(g)=H2O(l) △H= -285.8 kJ·mol1;
Ⅲ. CH3OH(l) +
O2(g) = 2H20(l) + CO2(g) △H=-726.51 kJ·mol1;
根据盖斯定律计算Ⅰ+Ⅱ
2-Ⅲ得到：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.09kJ·mol1 ；
(2)①甲醇燃料电池工作时，阳离子向正极移动，由图可知c极为负极，则生成的气体为CO2；
②甲醇燃料电池的负极发生氧化反应，则甲醇在负极发生氧化反应，氧化产物为CO2，并得到H+，发生反应的电极反应式为CH3OH+ H2O-6e- = CO2 +6H+；
(3)①分析可知B电极为电解池的阴极，铜离子得电子生成铜，电极反应为:Cu2+ +2e-= Cu，工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同说明铜离子全部放电后溶液中氢离子放电生成氢气，电极反应为2H+ +2e-= H2↑；
②工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同，分析电极反应，B为阴极，溶液中铜离子析出，氢离子得到电子生成氢气，设生成气体物质的量为X，溶液中铜离子物质的量为0.1mol，电极反应为:
Cu2+ +2e-= Cu
0.1mol 0.2mol
2H+ +2e = H2↑，
2x x
A电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为:
4OH--4e-=2H2O+O2↑，
4x x
得到0.2+ 2x=4x ， x= 0.1mol
乙中A极析出的气体是氧气物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积为2.24L；
③根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知，铜离子从无增多，铁离子物质的量减小，亚铁离子增加，①为Fe3+，②为Fe2+，③为Cu2+ ，依据②计算得到电子转移为0.2mol，当电子转移为0.2mol时，丙中阳极电极反应Cu-2e-= C'u2+，生成Cu2+物质的量为0.1mol，图象分析每个单位为0.05mol，阴极电极反应Fe3+ +e= Fe2+，溶液中有Fe3+0.2mol， Fe2+ 0.3mol， Cu2+为0.1mol，所以需要加入NaOH溶液1.4mol，所以NaOH溶液等体积为
= 0.28L = 280mL；
（4）①此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的负极连接；
②放电时，正极上NiO2得到电子反应生成Ni(OH)2，其电极反应式为NiO2+2H2O+2e－＝Ni(OH)2+2OH-；
（5）①将K1 、K2、 K3分别只关闭一个，根据图中信息可知，只闭合K1时铁连接电源的正极作为电解池的阳极，则铁的腐蚀的速度最快，为减缓铁的腐蚀， 只闭合K2，铁连接电源的负极作为阴极，该防护法称为外加电源的阴极保护法；
②只闭合K3，则形成原电池，为吸氧腐蚀，根据电极反应Fe-2e-=Fe2+，当铁棒质量减少5.6g(即0.1mol)时，石墨电极(电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-)消耗的气体体积为
=1.12L（标准状况）。
名师点拨卷系列答案
【题目】下列实验操作能达到实验目的是( )
实验目的 | 实验操作 | |
A | 除去 | 向含有少量 |
B | 检验溶液中是否含有 | 取少量溶液于试管中，先加入 |
C | 比较HCl和 | 用pH试纸测定浓度均为 |
D | 验证 | 将硫酸酸化的 |
A.AB.BC.CD.D
【题目】下列解释实验事实的化学用语不正确的是（ ）
实验 | 解释 | |
A | 25℃0.1mol/L盐酸溶液pH=1 | H2O=H++OH- |
B | 25℃0.1mol/L的NH3·H2OpH=11 | NH3·H2O |
C | 配制FeCl3溶液时加少量盐酸 | Fe3++3H2O |
D | 向0.1mol/LNa2CO3溶液中滴加酚酞试液后溶液变红 | CO32-+H2O |
A.AB.BC.CD.D
【题目】在如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变细，N棒变粗，其中P为电解质溶液。由此判断M、N、P所代表的物质不可能是（ ）
M | N | P | |
A | Zn | Cu | 稀硫酸 |
B | Fe | Cu | 硫酸铜溶液 |
C | Zn | Ag | 硝酸银溶液 |
D | Zn | Fe | 硝酸铜溶液 |
A.AB.BC.CD.D