Question

（14分）碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
（1）用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH具有重要意义，既可以解决环境问题，还可解决能源危机。已知： + =  + 2△H = －725.5 kJ·mol^－1
2H₂ (g)+O₂(g) = 2H₂O(l) △H = －565.6 kJ·mol^－1，
请写出工业上用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH(l)的热化学方程式：                 ；
（2）一种新型燃料电池，一极通入空气，一极通入CH₃OH(g)，电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2－。则在该熔融电解质中，O^2－向  （填“正”或“负”)极移动，电池负极电极反应为：            　　　     ；
（3）如图是一个电化学装置示意图。用CH₃OH－空气燃料电池做此装置的电源。如果A是铂电极，B是石墨电极，C是CuSO₄溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入8 g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH．则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为       ；

（4）常温下0.01 mol·L^－1的氨水中 = 1×10^{－ 6} ，则该溶液的pH为____，溶液中的溶质电离出的阳离子浓度约为    ；将 pH = 4的盐酸溶液V₁ L与 0.01 mol·L^－1氨水V₂ L混合，若混合溶液pH = 7，则V₁和V₂的关系为：V₁       V₂（填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

（1）CO₂(g) + 3H₂(g)＝CH₃OH(l) + H₂O(l) △H＝－122.9 kJ·mol^－1（2分）
（2）负（2分），CH₃OH－6e^－+3O^2－＝CO₂ + 2H₂O（2分）　
（3）1.12 L（2分）
（4）10，10^－4 mol·L^－1　； >  （每空2分）

（1）写出反应方程式：CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(l)+H₂O(l)，再根据盖斯定律有目标方程式等于②×-①，故ΔH=×(-565.5)-(725.5)=-122.75 KJ/mol；（2）在原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，燃料做负极，故负极反应为：CH₃OH－6e^－+3O^2－＝CO₂ + 2H₂O；（3）电解后加入CuO能恢复到原来状态，说明生成物为Cu和O₂，8gCuO为0.1mol，故生成0.05mol氧气，标况下体积为1.12L；（4）===10^-6，故c(H⁺)=10^-10mol/L，pH=10，c(HCl)<c(NH₃·H₂O)，现要呈中性，故有V₁>V₂。