Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生资源，具有开发和应用的广阔前景．
（1）已知： CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣484kJ/mol
①工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH（g）与O2（g）反应生成HCHO（g）和H2O（g）的热化学方程式： ．
②在上述制备甲醛时，常向反应器中通入适当过量的氧气，其目的是 ．
（2）工业上可用如下方法合成甲醛，化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C﹣C	C﹣H	H﹣H	C﹣O	C≡O	O﹣H
键能/kJ/mol	348	413	436	358	x	463

请回答下列问题：
①如图中曲线a到曲线b的措施是 ．
②已知CO中的C与O之间为三键，其键能为xkJ/mol，则x=
（3）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电． ①该电池正极的电极反应式为 ．
②若以该电池为电源，用石墨作电极电解200mL含有如下离子的溶液．

离子	Cu2+	H+	Cl﹣	SO42﹣
c/mol/L	0.5	2	2	0.5

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件下）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶液现象）阳极上收集到氧气的质量为 ．
（4）电解水蒸气和CO2产生合成气（H2+CO），较高温度下（700﹣1000℃），在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2﹣ ， O2﹣穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2 ． 由右图可知A为直流电源的（填“正极”或“负极”），请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式： ．

Answer 1

【答案】
（1）2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=﹣316kJ?mol﹣1；提高甲醇的转化率
（2）加入催化剂；1097
（3）O2+2H2O﹣4e﹣=4OH﹣；3.2g
（4）负极；H2O+2e﹣=H2↑+O2﹣
【解析】解：（1）①已知：①CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol；②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣484kJ/mol，将2×①+②得到CH3OH（g）与O2（g）反应生成HCHO（g）和H2O（g）的热化学方程式为2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=﹣316 kJmol﹣1 ， 所以答案是：2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=﹣316 kJmol﹣1；②增大反应物浓度，则使平衡正向移动，提高甲醇的转化率，所以答案是：提高甲醇的转化率；（2）①曲线a到曲线b，活化能降低，应为加入催化剂，所以答案是：加入催化剂；②CO（g）+2H2（g）CH3OH （g）的焓变=反应物总键能之和﹣生成物总键能之和，设CO中碳氧键的键能为X，结合图表提供的化学键的键能，则△H═X+2×436KJ/mol﹣（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=（419﹣510）kJmol﹣1=﹣91kJmol﹣1 ， 解得：X=1097KJ/mol，
所以答案是：1097；（3）①①燃料电池，电池的一个电极通 入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是氢氧化钠溶液，根据原电池原理，正极电极反应是O2得到电子生成氢氧根离子﹣：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ，
所以答案是：O2+2H2O﹣4e﹣=4OH﹣；②阴极上显示铜离子得电子，Cu2++2e﹣=Cu，200mL0.5mol/L的铜离子得电子物质的量是0.2mol，然后是2H++2e﹣=H2↑，在阳极上是0.4mol氯离子失电子的反应，产生氯气0.2mol，2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，转移电子是0.4mol，然后是氢氧根离子失电子产生氧气，4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时，假设产生氧气的物质的量是x，在阳极上产生气体是（0.2+x）mol，根据电子守恒，得到0.4+4x=0.2+2（0.2+x），解得x=0.1mol，即阳极上收集到氧气的质量为3.2 g，
所以答案是：3.2 g；（4）由图示可知A极水、二氧化碳生成氢气、CO，应发生还原反应，为阴极反应，则A为电源的负极，生成氢气的反应为H2O+2e﹣=H2↑+O2﹣ ，
所以答案是：负极；H2O+2e﹣=H2↑+O2﹣ ．
【考点精析】解答此题的关键在于理解反应热和焓变的相关知识，掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热．