Question

13．（1）已知某些化学键的键能数据如表：

化学键	C-O	C-H	H-O	O=O	C=O	C-C
键能/kJ•mol-1	a	b	c	d	e	f

则反应CH₄ （g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）的△H 为-（2e+4c-4b-2d）KJ/mol．
（2）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的标准燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol^-1、-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1．请回答下列问题：
①用太阳能分解10mol液态水消耗的能量是2858kJ；
②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）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
③在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）依据化学反应的焓变=反应物总键能-生成物总键能计算得到反应的焓变；
（2）①由氢气的燃烧热可知水分解吸收的能量，然后利用化学计量数与反应热的关系来计算；
②根据CO和CH₃OH的燃烧热先书写热方程式，再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式；
③根据原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，并考虑电解质溶液参与电极反应来分析．

解答 解：（1）化学反应的焓变=反应物总键能-生成物总键能，CH₄ （g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）的△H=（bKJ/mol×4+dKJ/mol×2）-（eKJ/mol×2+cKJ/mol×4）=-（2e+4c-4b-2d）KJ/mol；
故答案为：-（2e+4c-4b-2d）KJ/mol；
（2）①由H₂（g）的燃烧热△H为-285.8kJ•mol^-1知，1molH₂（g）完全燃烧生成1molH₂O（l）放出热量285.8kJ，即分解1mol H₂O（l）为1mol H₂（g）消耗的能量为285.8kJ，则分解10mol H₂O（l）消耗的能量为285.8kJ×10=2858kJ，
故答案为：2858；
②由CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，则
①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1
由盖斯定律可知用②-①得反应CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），该反应的反应热△H=-726.5kJ•mol^-1-（-283.0kJ•mol^-1）=-443.5kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
③由燃料电池是原电池的一种，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，甲醇燃烧生成二氧化碳和水，
但在酸性介质中，正极不会生成大量氢离子，则电解质参与电极反应，甲醇燃料电池的负极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

点评 本题综合性较强，考查知识点较多，注重了对高考热点的考查，学生应熟悉燃烧热、盖斯定律、热化学反应方程式等重要知识来解答．