Question

7．（1）CH₃OH是一种可燃性的液体．已知3.2gCH₃OH充分燃烧生成水蒸气时放热akJ，H₂O（g）=H₂O（l），△H=-bKJ•mol^-1则表示CH₃OH的燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-（10a+2b）kJ/mol（反应热用含a、b的代数式表示，a、b均大于0）
（2）CH₃OH-空气燃料电池是一种酸性（电解质为20%-30%的硫酸溶液）燃料电池．电池放电时，正极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）如图是一个电解过程示意图，假设使用CH₃OH空气燃料电池作为本过程中的电源，其中a为电解液，X和Y是两块电极板．若X、Y分别为石墨和铜，a为CuSO₄溶液，则X为阴极，Y极的电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，反应后铜片的质量变化12.8g，则CH₃OH一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气11.2L（假设空气中氧气体积分数为20%）

Answer 1

分析 （1）3.2gCH₃OH为0.1mol，则1mol甲醇燃烧生成水蒸气放出10akJ，结合盖斯定律计算该题；
（2）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，碱溶液中生成碳酸钾，氧气在正极得到电子生成氢氧根离子；
（3）石墨作电极电解硫酸铜溶液，Y是阳极，阳极上OH^-失电子生成O₂和H₂O；X、Y分别是石墨、Cu，Cu作阳极，电解硫酸铜溶液，阳极上Cu失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子发生还原反应，根据转移电子守恒计算消耗空气体积．

解答 解：（1）3.2gCH₃OH为0.1mol，则1mol甲醇燃烧生成水蒸气放出10akJ，又H₂O（g）=H₂O（l），△H=-bKJ•mol^-1，则CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-（10a+2b）kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-（10a+2b）kJ/mol；
（2）甲醇-空气燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，氧气在正极得到电子发生还原反应，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）石墨作电极电解硫酸铜溶液，X为阴极，Y是阳极，阳极上Cu失电子生成Cu²⁺，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，
若X、Y分别为石墨和铜，a为CuSO₄溶液，电解硫酸铜溶液时，铜电极上铜失电子发生氧化反应，当铜片的质量变化12.8g，失去电子的物质的量=$\frac{12.8g}{64g/mol}$×2=0.4mol，
1mol氧气生成-2价氧元素得到4mol电子，则需要空气的体积=$\frac{0.4mol}{4}$×22.4L/mol÷20%÷20%=11.2L，
故答案为：阴；Cu-2e^-=Cu²⁺；11.2．

点评 本题考查较综合，涉及电解原理、盖斯定律等知识点，为高频考点，明确化学反应原理及基本计算方法是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意转移电子守恒的灵活运用，题目难度不大．