Question

【题目】能源是人类生存和发展的重要支柱。研究并有效地开发新能源在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知H2与CO反应生成CH3OH的过程如图所示：

CO的燃烧热△H2＝－bkJ·mol－1，CH3OH的燃烧热

△H3＝－ckJ·mol－1。请根据以上信息，回答下列有关问题：

（1）甲醇是一种（填“可”或“不可”）再生能源，甲醇的官能团的电子式是 。

（2）CH3OH燃烧的热化学反应方程式为。

（3）H2的燃烧热△H=。

（4）一些化学键键能如下：C≡O为dkJ/mol；O=O为ekJ/mol；C=O为fkJ/mol。则由以上数据有b=

（用d、e、f的代数式表示）。

（5）H2和CO的混合气体nmol，充分燃烧共放出QkJ热量，则混合气体中H2和CO的物质的量之比为。

（6）CO与O2可以组成新型燃料电池，若该电池以Pt为电极，以KOH为电解质溶液，写出该燃料电池的正极反应式。

Answer 1

【答案】（1）可（2）2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-2ckJmol-1

（3）_0．5（a+c-b）kJmol—1

（4）2f-d-0．5e

（5）（2bn-2Q）:（bn-an-cn+2Q）

（6）O2+4e—+2H2O=4OH—

【解析】

试题分析：（1）甲醇是可再生能源，所含官能团为；

（2）CH3OH的燃烧热△H3=-ckJmol-1；燃烧热是可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，热化学方程式为：2CH3OH（l）+3O2（g）→2CO2（g）+4H2O（l）△H=-2ckJmol-1；

（3）依据甲醇和一氧化碳的燃烧热计算氢气的燃烧热：

①2CH3OH（l）+3O2（g）→2CO2（g）+4H2O（l）△H=-2ckJmol-1；

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-2bkJmol-1；

③2H2（g）+CO（g）=CH3OH（l）△H=-aKJ/mol；

依据盖斯定律，③×2-②+①得到：4H2（g）+2O2（g）=4H2O（l）△H=-（2a-2b+2c）KJ/mol；

依据氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，氢气的燃烧热=KJ/mol；

（4）一些化学键键能如下：C≡O为dkJ/mol；O=O为ekJ/mol；C=O为fkJ/mol．

反应为：2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-2bkJmol-1；

反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和=2d+e-2×f×2=△H=-2b

b=2f-d-e/2；

（5）H2和CO的混合气体nmol，设氢气为物质的量为X，一氧化碳物质的量为n-X；充分燃烧共放出QkJ热量

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-2bkJmol-1；

22b

n-Xb（n-X）

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-（a-b+c）KJ/mol

2a+c-b

Xx/2（a+c-b）

得到：b（n-X）+x/2（a+c-b）=Q；

计算得到：X=；

混合气体中H2和CO的物质的量之比==（2bn-2Q）：（bn-an-cn+2Q）；

（6）CO与O2可以组成新型燃料电池，若该电池以Pt为电极，以KOH为电解质溶液，发生的电池反应的离子方程式为：2CO+O2+4OH-=2CO32-+2H2O；原电池的正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；用总反应离子方程式减去正极电极反应，化简得到负极电极反应：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O。