Question

【题目】能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）己知在常温常压下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g），△H=-1275.6 kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）， △H=-566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）， △H=-44.0 kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式__________________。

（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的装置。

①甲池负极的电极反应为__________________。

②工作一段时间后，测得甲中溶液的pH减小，该电池总反应的离子方程式为______。

③乙池中A（石墨）电极的名称为__________________（填“正极”、“负极”或“阴极”、“阳极”），乙池中总反应式为_________。

④当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为__mL（标准状况），假设乙池、丙池中的溶液均为足量，丙池中____（填“C”或“D”）极析出______g铜。

Answer 1

【答案】CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/molCH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O阳极4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3280D1.6

【解析】

（1）己知：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6 kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0 kJ/mol

则根据盖斯定律可知(①－②+4×③)/2即得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol。

（2）①甲池为原电池，燃料在负极失电子发生氧化还原反应，在碱溶液中生成碳酸盐，甲池中通入CH3OH的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

②根据以上分析可知甲池是燃料电池，由于电解质溶液显碱性，则生成物是碳酸钾和水，所以工作一段时间后甲中溶液的pH减小，因此该电池总反应的离子方程式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；

③乙池是电解池，A电极与电源的正极相连，则A为阳极，B为阴极，电池中是电解硝酸银溶液生成银，硝酸和氧气，电池反应为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3；

④乙池中B极质量增加5.4g为Ag，物质的量为5.4g÷108g/mol=0.05mol，依据电子守恒计算4Ag～O2～4e-，甲池中理论上消耗O2的物质的量是0.05mol÷4=0.0125mol，在标准状况下的体积为0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280mL；丙为电解池C为阳极，D为阴极，电解氯化铜溶液铜离子在阴极得到电子析出铜，结合电子守恒计算2Ag～Cu～2e-，析出铜的物质的量是0.05mol÷2=0.025mol，质量为0.025mol×64g/mol=1.6g。