题目内容
6．开发新能源是解决环境污染的重要举措，其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料，可制作燃料电池．
（1）已知：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1274.0kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol ③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44kJ/mol． 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H1=-442.0kJ/mol．
（2）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池．如图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气．
①写出燃料电池负极的电极反应式CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O．
②若利用该燃料电池提供电源，与图2右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是B极（填”A”或”B”）；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为1.12L．
（3）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为3.45×104C（法拉第常数F=9.65×l04C/mol），最多能产生的氯气体积为4 L（标准状况）．
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后将甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯除去Co2+）现用如图3所示装置模拟上述过程，则Co2+在阳极的电极反应式为Co2+-e-=Co3+（或6Co2+-6e-=6Co3+）
除去甲醇的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2↑+6H+．
分析 （1）根据热化学方程式利用盖斯定律计算反应热并书写热化学方程式，已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1274.0kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H3=-44kJ/mol．
依据盖斯定律计算（①-②+③×4）×$\frac{1}{2}$得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式；
（2）①燃料电池负极上市燃料失电子的氧化反应，据此书写发生反应的电极反应式；
②依据电镀原理分析，待镀金属做阴极与电源负极相连，镀层金属做阳极与电源正极相连，含镀层金属离子的电解质溶液；依据电极反应和电子守恒计算得到；
（3）根据关系式1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2计算；
（4）通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-=Co3+；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平书写为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
解答 解：（1）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1274.0kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H3=-44kJ/mol．
依据盖斯定律计算（①-②+③×4）×$\frac{1}{2}$得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442KJ/mol，
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442KJ/mol；
（2）①燃料电池负极上是燃料失电子的氧化反应，发生反应的电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
②利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件做电解池的阴极，阴极与电源负极连接，装置图中与甲醇相连的B电极是阴极；当铁件的质量增重6.4g时，Cu2++2e-=Cu，电子转移0.2mol，燃料电池中消耗氧气的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，依据电子守恒计算消耗氧气物质的量0.05mol，标准状况下体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
故答案为：B；1.12；
（3）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4L Cl2；电解池通过的电量为$\frac{1L}{22.4L/mol}$×8×9.65×l04C•mol-1=3.45×104C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算）
故答案为：3.45×104C；4；
（4）①通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-=Co3+；故答案为：Co2+-e-=Co3+；
②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平书写离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，故答案为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
点评 本题考查热化学、电化学的原理和离子方程式的书写等知识，学生要掌握原电池的反应原理是解本题的关键，题目难度中等．
| A． | 在反应KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O中，当得到标准状况下67.2 L Cl2时，反应中转移的电子数为6 NA | |
| B． | 6.0 g SiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.2 NA | |
| C． | 标准状况下，22.4 L NO和11.2 L O2混合后气体的分子总数为NA | |
| D． | S2和S8的混合物共6.4 g，其中所含硫原子数一定为0.2 NA |
| A． | 固态物质 | B． | 含多种元素的物质 | ||
| C． | 液态物质 | D． | 没有颜色的溶液 |
| A． | 用石墨作电极电解AlC13溶液：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH- | |
| B． | 酸性高锰酸钾溶液与H2O2溶液混合：2MnO4-+3H2O2+6H+═2Mn2++4 O2↑+6H2O | |
| C． | 向NaHSO4溶液中滴加Ba（OH）2溶液至不再产生沉淀：Ba2++OH-+H++SO42-═BaSO4↓+H2O | |
| D． | 向Fe（NO3）2和NaBr混合溶液中滴加稀盐酸：6Br -+2NO3-+8H+═3Br2+2NO↑+4H2O |
