Question

【题目】参考如图和有关要求回答问题：
（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH（g）和H2O（g）反应生成CO2和H2 ． 图1是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是（填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变化是（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（2）以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2 ． 二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂． ①CH3OH燃料电池放电过程中，通入O2的电极附近溶液的pH（填“增大”、“减小”、“不变”）．负极反应式为 ．
②图2中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2 ． 阳极产生 ClO2的反应式为 ．
③电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时（标准状况，忽略生成的气体溶解），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为mol．
（3）图2中电解池改为用石墨作电极，在一定条件下电解0.05molL﹣1的硫酸铜溶液200mL，当两极产生的气体体积相同时， ①发生电解的总反应方程式为
②若电解后溶液的体积还是200mL，溶液的pH=
③电解后加入下列固体物质可使溶液恢复到电解前
A CuO B Cu （OH）2C CuCO3D CuSO4 ．

Answer 1

【答案】
（1）减小；不变
（2）增大；CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=4H++ClO2↑；1
（3）2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑；1；B
【解析】解：（1）催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，即a减小，但催化剂不能改变活化能，即反应热△H不变，反应能量图中生成物的总能量大于反应物的总能量，则为吸热反应，由图可知，1mol 甲醇和1mol 水蒸气反应生成CO2和氢气吸收的热量为（a﹣b）kJ，反应热化学方程式为：CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a﹣b）kJ/mol， 所以答案是：减小；不变；CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a﹣b）kJ/mol；（2）①CH3OH燃料电池放电过程中，通入O2的电极是正极，氧气得到电子转化为氢氧根，则附近溶液的pH增大，
所以答案是：增大；
②电解池中阳极失去电子，则阳极氯离子放电，产生ClO2的反应式为：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=4H++ClO2↑，
所以答案是：Cl﹣﹣5e﹣+2H2O=4H++ClO2↑；
③电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时（标准状况，忽略生成的气体溶解），多出的气体是氢气，物质的量= =0.3mol，设阳极产生的气体是xmol，则根据电子得失守恒可知5x=（0.3+x）×2，解得x=0.2，即转移1mol电子，钠离子通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的阳离子为1mol，
所以答案是：1；（3）①电解总反应式为2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，所以答案是：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑；
②电解硫酸铜溶液0.01mol，阴极上发生反应：Cu2++2e﹣═Cu，2H++2e﹣═H2↑，0.01mol铜离子得电子转移0.02mol电子，若产生224mL即0.01mol气体，转移电子是0.022mol，共0.04mol电子转移，阳极上发生反应4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，产生相同气体，若为224mL即0.01mol气体，转移电子的物质的量是0.04mol，根据反应式：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑，当生成0.01mol铜，生成硫酸是0.01mol，所以氢离子浓度是 =0.1mol/L，所以pH=1；所以答案是：1；
③电解过程中少什么加什么，少多少加多少，根反应式：阴极上发生反应：Cu2++2e﹣═Cu，2H++2e﹣═H2↑，阳极上发生反应4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑，析出了铜，跑掉了氧气和氢气，故选B．
【考点精析】掌握反应热和焓变是解答本题的根本，需要知道在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热．