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11.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=-b kJ•mol-1,CH3OH的燃烧热
△H3=-c kJ•mol-1.请根据以上信息,回答下列有关问题:
(1)甲醇是一种可(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2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ•mol-1.
(3)H2的燃烧热△H=$\frac{a+c-b}{2}$KJ/mol.
(4)一些化学键键能如下:C=O为d kJ/mol;O=O为ekJ/mol;C=O为fkJ/mol.则由以上数据有b=2f-d-$\frac{e}{2}$(用d、e、f的代数式表示).
(5)H2和CO的混合气体n mol,充分燃烧共放出Q kJ热量,则混合气体中H2和CO的物质的量之比为(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,写出该燃料电池的正极反应式O2+4e-+2H2O=4OH-.

分析 (1)甲醇是一种可再生能源,甲醇的官能团是羟基,呈电中性;
(2)依据甲醇的燃烧热概念书写热化学方程式;
(3)分析图象结合甲醇和一氧化碳的燃烧热,依据盖斯定律计算氢气的燃烧热;
(4)依据反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和;
(5)依据氢气和一氧化碳燃烧的化学方程式计算;
(6)正极是氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-;

解答 解:(1)甲醇是一种可再生能源,甲醇的官能团是羟基,呈电中性,电子式为:,故答案为:可;;
(2)CH3OH的燃烧热△H3=-ckJ•mol-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=-2ckJ•mol-1,故答案为:2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ•mol-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=-2ckJ•mol-1;
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJ•mol-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=$\frac{a+c-b}{2}$KJ/mol;故答案为:$\frac{a+c-b}{2}$KJ/mol
(4)一些化学键键能如下:C≡O为d kJ/mol;O=O为ekJ/mol;C=O为fkJ/mol.
反应为:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJ•mol-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-$\frac{e}{2}$;故答案为:2f-d-$\frac{e}{2}$;
(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=-2bkJ•mol-1;
2                          2b
n-X                        b(n-X)
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-(a-b+c)KJ/mol 
2                                                            a+c-b
X                                                       $\frac{X}{2}$(a+c-b)         
得到:b(n-X)+$\frac{X}{2}$(a+c-b)=Q;
计算得到:X=$\frac{2bn-2Q}{3b-a-c}$
 混合气体中H2和CO的物质的量之比=$\frac{2bn-2Q}{3b-a-c}$:$\frac{bn-an-cn+2Q}{3b-a-c}$=(2bn-2Q):(bn-an-cn+2Q)
故答案为:(2bn-2Q):(bn-an-cn+2Q);
(6)正极是氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-,故答案为:O2+4e-+2H2O=4OH-.

点评 本题考查了热化学方程式的书写方法,燃烧热的概念理解和应用,盖斯定律的计算应用,键能计算焓变的应用,混合物的计算分析,原电池的电极反应等,题目难度中等.

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