题目内容
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)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
反应II:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“I”或“Ⅱ”).
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置.
①该电池负极的电极反应为 .
②工作一段时间后,测得溶液的pH (填增大、不变、减小).
③用该电池作电源,组成如图所示装置(a、b、c、d均为石墨电极),甲容器装250mL0.04mol/L CuSO4溶液,乙容器装300mL饱和NaCl溶液,写出c电极的电极反应 ,常温下,当300mL乙溶液的pH为13时,断开电源,则在甲醇电池中消耗O2的体积为 mL(标准状况),电解后向甲中加入适量下列某一种物质,可以使溶液恢复到原来状态,该物质是 (填写编号).
A.CuO B.CuCO3 C.Cu(OH)2 D.Cu2(OH)2CO3
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
反应II:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
上述反应符合“原子经济”原则的是
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol
②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置.
①该电池负极的电极反应为
②工作一段时间后,测得溶液的pH
③用该电池作电源,组成如图所示装置(a、b、c、d均为石墨电极),甲容器装250mL0.04mol/L CuSO4溶液,乙容器装300mL饱和NaCl溶液,写出c电极的电极反应
A.CuO B.CuCO3 C.Cu(OH)2 D.Cu2(OH)2CO3
考点:化学电源新型电池,热化学方程式
专题:化学反应中的能量变化
分析:(1)反应中只产生目标产物不产生副产物的符合原子经济;
(2)根据盖斯定律计算;
(3)①负极上燃料失电子发生氧化反应;
②根据电池反应式中KOH是否参加反应确定溶液pH变化;
③c电极上氯离子放电生成氯气;根据转移电子相等计算消耗氧气体积;根据“析出什么加入什么”的原则确定加入物质.
(2)根据盖斯定律计算;
(3)①负极上燃料失电子发生氧化反应;
②根据电池反应式中KOH是否参加反应确定溶液pH变化;
③c电极上氯离子放电生成氯气;根据转移电子相等计算消耗氧气体积;根据“析出什么加入什么”的原则确定加入物质.
解答:
解:(1)反应中只产生目标产物不产生副产物的符合原子经济,所以反应I符合原子经济,故选I;
(2)将方程式
CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=
=-442.8 kJ∕mol,故答案为:-442.8 kJ∕mol;
(3)①负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;
②该电池反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+4H2O,该反应中KOH参加反应导致溶液中氢氧根离子浓度减小,则溶液的pH减小,故答案为:减小;
③c电极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,乙中电池反应式为2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑,溶液中生成n(NaOH)=0.1mol/L×0.3L=0.03mol,转移电子的物质的量=0.03mol,串联电路中转移电子相等,所以消耗氧气体积=
×22.4L/mol=168mL;甲中阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成铜,
n(CuSO4)=0.25L×0.04mol/L=0.01mol,铜离子完全放电时转移电子0.02mol<0.03mol,所以阴极上还有部分氢气生成,所以相当于析出CuO和水,可以加入CD使溶液恢复原状,故选CD,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;168;CD.
(2)将方程式
①-②+4③ |
2 |
(-1275.6kJ/mol)-(-566.0kJ/mol)+4(-44.0kJ/mol) |
2 |
(3)①负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O,故答案为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;
②该电池反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+4H2O,该反应中KOH参加反应导致溶液中氢氧根离子浓度减小,则溶液的pH减小,故答案为:减小;
③c电极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,乙中电池反应式为2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑,溶液中生成n(NaOH)=0.1mol/L×0.3L=0.03mol,转移电子的物质的量=0.03mol,串联电路中转移电子相等,所以消耗氧气体积=
0.03mol |
4 |
n(CuSO4)=0.25L×0.04mol/L=0.01mol,铜离子完全放电时转移电子0.02mol<0.03mol,所以阴极上还有部分氢气生成,所以相当于析出CuO和水,可以加入CD使溶液恢复原状,故选CD,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;168;CD.
点评:本题考查较综合,根据盖斯定律、原电池和电解池原理来分析解答即可,注意(3)③中阴极上生成的物质,为易错点.
练习册系列答案
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