甲醇是重要的化工原料.又可称为燃料．利用合成气(主要成分为CO.CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇.发生的主反应如下:①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H2③CO2(g)+H2+H2O(g)△H3回答下列问题:(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:(其中CO中的碳氧� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

19．

甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
回答下列问题：
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：（其中CO中的碳氧键为C$\frac{\underline{\;←\;}}{\;}$O）

化学键	H-H	C-O	C$\frac{\underline{\;←\;}}{\;}$O	H-O	C-H
E/（kJ．mol^-1）	436	343	1076	465	413

由此计算△H₁=-99kJ•mol^-1，已知△H₂=-58kJ•mol^-1，则△H₃=+41kJ•mol^-1．
（2）在25℃、101KPa下，每充分燃烧1g CH₃OH并恢复到原状态，会释放22.68KJ的热量．请写出表示甲醇燃烧热的热化学反应方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1．
（3）利用CO₂与H₂反应还可合成二甲醚（CH₃OCH₃）．以KOH为电解质溶液，组成二甲醚空气燃料电池，该电池工作时其负极反应式是CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（4）常温下，用二甲醚燃料电池电解600mL NaCl溶液，若消耗二甲醚0.23g，两极共产生气体1.344L（标准状况），溶液的pH=13．
（5）若用二甲醚燃料电池电解CO制备CH₄和W，工作原理如图所示，生成物WNaHCO₃是，其电解总离子方程式是4CO+3CO₃^2-+5H₂O=6HCO₃^-+CH₄↑．

分析（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能；根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，反应热也进行相应的计算；
（2）依据燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，题干所给量计算32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放热，结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变；
（3）根据燃料电池为燃料作负极失电子发生氧化反应，结合电解质溶液书写负极电极反应式；
（4）根据燃料电池的电极反应可知二甲醚与转移电子数目的关系，利用电子守恒，结合反应2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑进行计算；
（5）由此电解原理可知，阳极失去电子生成二氧化碳气体，加入碳酸钠，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，阴极CO得到电子生成甲烷气体，据此解答即可．

解答解：（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H₁=1076kJ．mol^-1+2×436kJ．mol^-1-（3×413+343+465）kJ．mol^-1=-99kJ．mol^-1；
根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ．mol^-1-（-99kJ．mol^-1）=+41kJ．mol^-1，
故答案为：-99；+41；
（2）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ．32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为725.76KJ；则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1；
（3）燃料电池为燃料作负极失电子发生氧化反应，又电解质溶液为KOH，所以负极电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（4）根据燃料电池的电极反应CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-═2CO₃^2-+11H₂O可知消耗0.23g二甲醚可转移电子的物质的量为$\frac{0.23}{46}×12$mol=0.06mol，根据反应2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑可知，当转移0.06mol电子时，产生NaOH的物质的量为0.06mol，氯气和氢气的物质的量各为0.03mol，所以两极共产生气体体积为0.03×2×22.4L=1.344L，NaOH的物质的量浓度为0.06mol÷600mL=0.1mol/L，所以溶液的pH值为13，
故答案为：1.344L；13；
（5）由此电解原理可知，阳极失去电子生成二氧化碳气体，加入碳酸钠，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，阴极CO得到电子生成甲烷气体，据此离子反应方程式为：4CO+3CO₃^2-+5H₂O=6HCO₃^-+CH₄↑，
故答案为：NaHCO₃；4CO+3CO₃^2-+5H₂O=6HCO₃^-+CH₄↑．

点评本题考查反应热有关计算、平衡常数及其影响因素、化学平衡的影响因素、化学平衡图象综合应用等，侧重考查学生分析计算能力，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案

天利38套新课标全国中考试题精选系列答案

	A．	CH₄、C₂H₄、C₃H₄任意体积比
	B．	CH₄、C₃H₆、C₂H₂保持C₃H₆：C₂H₂=1：2（物质的量之比）
	C．	CH₄、C₂H₆、C₃H₈同条件下体积比为2：1：2
	D．	C₂H₄、C₃H₆、C₄H₈任意质量比

10．下列说法正确的是（　　）

	A．	凡是化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
	B．	热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示在标准状况下测得的数据
	C．	热化学方程式中，化学式前面的化学计量数既可表示微粒数，又可表示物质的量
	D．	书写热化学方程式时，不仅要写明反应热的符号、数值和单位，还要注明各物质的聚集状态

7．化学反应常常伴随着能量变化．
（1）在25℃、101kPa下，1g液态甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ．则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ•mol^-1．
（2）已知断开1mol H-H键，1mol N-H键，1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
（3）在298K下，C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ．又知一定条件下，Al能将C从CO₂置换出来，写出此置换反应的热化学方程式：4Al（s）+3CO₂（g）═2Al₂O₃（s）+3C（s）△H=-（4b-3a）kJ/mol．
（4）0.1mol的气态高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在O₂中燃烧，生成固态B₂O₃和液态水，放出216.5kJ的热量，其热化学方程式为B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ/mol．又知：H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1，则11.2L （标准状况下）B₂H₆完全燃烧生成气态水时放出的热量是1016.5kJ．

14．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一．请回答以下问题：
（1）硫酸工厂的酸性废水中砷（As）元素（主要以弱酸H₃As0₃形式存在）含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉降法处理含砷废水．
①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为第四周期，第ⅤA族，AsH₃的稳定性比NH₃的稳定性弱（填“强”或“弱”）．
②工业上采用硫化法（通常用硫化钠）去除废水中的砷，生成难溶的三硫化二砷，该反应的离子方程式为2H₃AsO₃+3S^2-+6H⁺=As₂S₃+6H₂O．
（2）今年8月1 2日晚，天津滨海新区危险品仓库发生爆炸事故，少量氰化物因爆炸冲击发生泄漏，CN^一有剧毒，泄露会污染水源和空气，需要处理．
①包知HCN力一元弱酸，则NaCN溶液的pH＞7（填“＞”“=”或“＜”）．
②处理含CN^一废水的方法之一是在微生物的作用下，CN^-被氧气氧化成HC0₃^一，同时生成NH₃，该反应的离子方程式为4H₂O+2CN^-+O₂=2HCO₃^-+2NH₃．
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A--表示乳酸根离子）．

阳极的电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，简述浓缩室中得到浓乳酸的原理阳极OH^-放电，c（H⁺）增大，H⁺从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A^-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H⁺+A^-═HA，乳酸浓度增大．

4．下列说法正确的是（　　）

	A．	甲烷的标准燃烧热为-890.3 kJ•mol^-1，则甲烷燃烧的热化学方程式表示为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3 kJ•mol^-1
	B．	500℃、30 Mpa下，将0.5 mol N₂和1.5 mol H₂置于密闭的容器中充分反应生成NH₃（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-38.6kJ•mol^-1
	C．	同温同压下，H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）在光照和点燃条件的△H相同
	D．	HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ/mol，则H₂SO₄和Ca（OH）₂反应的中和热△H=2×（-57.3）kJ/mol

11．下列实验不能作为判断依据的是（　　）

	A．	碳酸钠溶液显碱性，硫酸钠溶液显中性，判断碳与硫的非金属性强弱
	B．	Cl₂与Br₂分别和H₂反应，判断氯与溴的非金属性强弱
	C．	在MgSO₄与Al（NO₃）₃溶液中分别加入过量的氨水，判断镁与铝的金属性强弱
	D．	钠和钾分别与冷水反应，判断钠和钾的金属性强弱

8．化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验在化学学习中具有极其重要的作用．下列实验中所选用的仪器合理的是（　　）
①用50mL量筒量取5.2mL稀硫酸
②用分液漏斗分离苯和四氯化碳的混合物
③用托盘天平称量11.7g氯化钠晶体
④用250mL容量瓶配制250mL 0.2mol/L的NaOH溶液．

9．新制氯水呈淡黄绿色，其成分为Cl₂、H₂O、HCl、HClO，，其中包含的微粒有H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-离子和Cl₂、H₂O、HClO分子．

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