Question

【题目】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：

CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJmol-1

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) △H=-129.0kJmol-1

(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+作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完成除去甲醇的离子方程式：______

Co3++CH3OH+H2O═Co2++……

②若如图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式：___。

Answer 1

【答案】CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0 kJ/mol 6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+ CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算；

（2）①通电后，将Co2+氧化成Co3+，Co3+将CH3OH氧化成CO2，自身被还原成Co2+，结合电子守恒、原子守恒和电荷守恒书写离子方程式；

②甲醇在负极发生失电子的氧化反应，结合介质、守恒书写电极反应式。

（1）①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ/mol

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-129.0 kJ/mol

根据盖斯定律，将①+②得CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+206.0kJ/mol-(-129.0kJ/mol)=+77.0 kJ/mol，

故答案为：CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0 kJ/mol；

(2)①甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+，溶液呈酸性，则生成物中含有氢离子，所以该反应离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，

故答案为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；

②正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+H2O+4e-═4OH-，负极是甲醇失电子在碱溶液中生成碳酸根，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，

故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。