Question

Ⅰ在催化剂作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇．用工业废气中的CO₂可制取甲醇，其反应为：CO₂+3H₂

催化剂  .

CH₃OH+H₂O 常温常压下已知下列反应的能量变化如图示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：

 

．
Ⅱ硼氢化钠（NaBH₄）是有机合成中的重要还原剂．最新研究发现，以NaBH₄和H₂O₂为原料，NaOH溶液作电解质溶液，可以设计成全液流电池，其工作原理如图所示，假设电池工作前左右两槽溶液的体积各为1L，回答下列问题：

（1）电极b为

 

（填“正极”或“负极”），电极a上发生反应的电极反应式为

 

．
（2）电池工作时，Na⁺向

 

极（填“a”或“b”）移动，当左槽产生0.0125mol BO₂^-离子时，右槽溶液pH=

 

（3）用该电池电解一定浓度的CuSO₄溶液至无色后继续电解一段时间．断开电路，向溶液中加入0.1mol Cu（OH）₂，溶液恢复到电解之前状态，则电解过程中转移电子数目为

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：Ⅰ、分析图象书写热化学方程式，结合盖斯定律计算得到；
Ⅱ、以硼氢化合物NaBH₄（B元素的化合价为+3价）和H₂O₂作原料的燃料电池，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，正极H₂O₂发生还原反应，得到电子被还原生成OH^-，电极反应式为H₂O₂+2e^-=2OH^-，结合原电池的工作原理和电子守恒以及pH的计算来解答，若乙池溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度，则电解硫酸铜之后发生水的电解，以此来解答．

解答： 解：Ⅰ、图象分析书写热化学方程式为：①CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol，②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-91KJ/mol；依据盖斯定律②-①得到：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol；
Ⅱ．（1）根据图示内容，正极H₂O₂发生还原反应，得到电子被还原生成OH^-，电极反应式为H₂O₂+2e^-=2OH^-，负极发生氧化反应，电极反应式为BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，故答案为：正；BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O；
（2）原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na⁺从a极区移向b极区，根据电极反应：BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O，当左槽产生0.0125mol BO₂^-离子时，转移电子是0.1mol，此时根据正极上电极反应H₂O₂+2e^-=2OH^-，则生成氢氧根离子的物质的量是0.1mol，则氢氧根离子浓度是0.1mol/L，所以pH=13，
故答案为：b；13；   
（3）乙池溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度，发生2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑，由Cu（OH）₂

△   .

CuO+H₂O，则转移的电子数为（0.1mol×2+0.1mol×2）×N_A=0.4N_A，故答案为：0.4N_A．

点评：本题考查电化学盖斯定律的计算、原电池工作原理，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，本题中难点和易错点为电极方程式的书写．