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4．甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生资源，具有开发和应用的广阔前景．
（1）已知：
CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-484kJ/mol
①工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH（g）与O2（g）反应生成HCHO（g）和H2O（g）的热化学方程式：2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=-316kJ•mol-1．
②在上述制备甲醛时，常向反应器中通入适当过量的氧气，其目的是提高甲醇的转化率．
（2）工业上可用如下方法合成甲醛，化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），已知某些化学键的键能数据如下表：
化学键C-CC-HH-HC-OC≡OO-H
键能/kJ/mol348413436358x463

请回答下列问题：
①如图中曲线a到曲线b的措施是加入催化剂．
②已知CO中的C与O之间为三键，其键能为xkJ/mol，则x=1097．
（3）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电．
①该电池正极的电极反应式为O2+2H2O-4e-=4OH-．
②若以该电池为电源，用石墨作电极电解200mL含有如下离子的溶液．
离子Cu2+H+Cl-SO42-
c/mol/L0.5220.5
电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件下）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶液现象）阳极上收集到氧气的质量为3.2g．
（4）电解水蒸气和CO2产生合成气（H2+CO），较高温度下（700-1000℃），在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2-，O2-穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2．由右图可知A为直流电源的负极（填“正极”或“负极”），请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：H2O+2e-=H2↑+O2-．

分析 （1）①已知：①CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol；②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-484kJ/mol，可利用盖斯定律将2×①+②得到CH3OH（g）与O2（g）反应生成HCHO（g）和H2O（g）的热化学方程式，
②增大反应物浓度，则使平衡正向移动；
（2）①曲线a到曲线b，活化能降低，可加入催化剂；
②依据化学反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和来分析；
（3）①甲醇燃料电池中正极上氧气得电子生成二氧化碳，甲醇在负极失电子，碱溶液中生成碳酸盐；
②电解原理：阴极上显示铜离子得电子，然后是氢离子得电子产生氢气，在阳极上是氯离子失电子的反应，产生氯气，然后是氢氧根离子失电子产生氧气，一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时，根据电子守恒计算阳极上收集到氧气的质量；
（4）由图示可知A极水、二氧化碳生成氢气、CO，应发生还原反应，为阴极反应．

解答 解：（1）①已知：①CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol；②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-484kJ/mol，将2×①+②得到CH3OH（g）与O2（g）反应生成HCHO（g）和H2O（g）的热化学方程式为2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=-316 kJ•mol-1，
故答案为：2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=-316 kJ•mol-1；
②增大反应物浓度，则使平衡正向移动，提高甲醇的转化率，故答案为：提高甲醇的转化率；
（2）①曲线a到曲线b，活化能降低，应为加入催化剂，故答案为：加入催化剂；
 ②CO（g）+2H2（g）?CH3OH （g）的焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和，设CO中碳氧键的键能为X，结合图表提供的化学键的键能，则△H═X+2×436KJ/mol-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=（419-510）kJ•mol-1=-91kJ•mol-1，解得：X=1097KJ/mol，
故答案为：1097；
（3）①①燃料电池，电池的一个电极通 入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是氢氧化钠溶液，根据原电池原理，正极电极反应是O2得到电子生成氢氧根离子-：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O-4e-=4OH-；
②阴极上显示铜离子得电子，Cu2++2e-=Cu，200mL0.5mol/L的铜离子得电子物质的量是0.2mol，然后是2H++2e-=H2↑，在阳极上是0.4mol氯离子失电子的反应，产生氯气0.2mol，2Cl--2e-=Cl2↑，转移电子是0.4mol，然后是氢氧根离子失电子产生氧气，4OH--4e-=O2↑+2H2O，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时，假设产生氧气的物质的量是x，在阳极上产生气体是（0.2+x）mol，根据电子守恒，得到0.4+4x=0.2+2（0.2+x），解得x=0.1mol，即阳极上收集到氧气的质量为3.2 g，
故答案为：3.2 g；
（4）由图示可知A极水、二氧化碳生成氢气、CO，应发生还原反应，为阴极反应，则A为电源的负极，生成氢气的反应为H2O+2e-=H2↑+O2-，
故答案为：负极；H2O+2e-=H2↑+O2-．

点评 本题考查较为综合，涉及反应热与焓变、化学平衡的移动以及电解等知识，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握反应热的计算以及电解的工作原理，难度中等．

练习册系列答案
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B．Ksp（CaX2）随温度和浓度的变化而变化
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15．绿矾（FeSO4•7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如表：
25℃时pH值
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（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+，最好选用的试剂为A．
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（2）对于工业合成氨反应而言，如图有关图象一定正确的是：A和B．

设在容积为2.0L的密闭容器充入0.60mol N2（g）和1.60mol H2（g），反应到b点时所消耗的时间为2min，氨气的物质的量分数是$\frac{4}{7}$．则0～2min内氮气的反应速率为0.1mol•（L•min）-1．在b点条件下反应2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的平衡常数为0.005．在a、b两点H2的转化率大小关系为a=b（填＞、＜或=）．
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19．明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO4）2•12H2O]．从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如图1所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl（SO4）2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是S．
（2）本工艺的产品Al可以与CuO发生铝热反应而得到Cu．金属晶体铜的原子堆积方式是面心立方最密堆积；铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO4+2SO2↑+2H2O．
（3）A12O3在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如图2所示，该晶体中Al的配位数是4
（4）将SO2通入氨水与BaCl2的混合溶液中，可产生白色沉淀（不考虑溶液中溶解的氧），写出该反应的总离子方程式是2NH3+SO2+H2O+Ba2+=BaSO3↓+2NH4+
或2NH3•H2O+SO2+Ba2+=BaSO3↓+2 H2O+2NH4+．
（5）焙烧产生的SO2可用于制硫酸．已知25℃、101kPa时：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H1=一197kJ/mol；
H2O （g）=H2O（1）△H2=一44kJ/mol；
2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）△H3=一545kJ/mol．
则SO3 （g）与H2O（l）反应的热化学方程式是SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130kJ/mol．
9．醇与氢卤酸反应是制备卤代烃的重要方法．实验室制备溴乙烷和1-溴丁烷的反应如下：
NaBr+H2SO4═HBr+NaHSO4                 ①
R-OH+HBr?R-Br+H2O                     ②
可能存在的副反应有：醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚，Br-被浓硫酸氧化为Br2等．有关数据列表如下；
乙醇溴乙烷正丁醇1-溴丁烷
密度/g•cm-30.78931.46040.80981.2758
沸点/℃78.538.4117.2101.6
请回答下列问题：
（1）溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中，下列仪器最不可能用到的是d．（填字母）
a．圆底烧瓶    b．量筒    c．锥形瓶    d．蒸发皿
（2）溴代烃的水溶性大于（填“大于”、“等于”或“小于”）醇．
（3）将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物在下层（填“上层”、“下层”或“不分层”）．
（4）制备操作中，加入的浓硫酸必需进行稀释，其目的是abc．（填字母）
a．减少副产物烯和醚的生成         b．减少Br2的生成
c．减少HBr的挥发               d．水是反应的催化剂
（5）欲除去溴代烷中的少量杂质Br2，下列物质中最适合的是c．（填字母）
a．NaI    b．NaOH    c．NaHSO3    d．KCl
（6）在制备溴乙烷时，采用边反应边蒸出产物的方法，其有利于平衡向生成溴乙烷的方向移动；但在制备1-溴丁烷时却不能边反应边蒸出产物，其原因是1-溴丁烷和正丁醇的沸点相差不大．
16．Cr（OH）3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）3 （s）?Cr3+（aq）+3OH-（aq）．常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=1.0×10-32，要使c（Cr3+）完全沉淀，溶液的pH应调至5．
13．在强碱性的无色透明溶液中，下列离子组能大量共存的是（　　）
A．Na+、K+、CO32-、NO3-B．Mg2+、NH4+、SO42-、Cl-
C．Fe3+、K+、NO3-、Cl-D．Ba2+、HCO3-、NO3-、K+
14．下列说法正确的是（　　）
A．1mol葡萄糖可水解生成2mol乳酸（C3H6O3）
B．顺-2-丁烯和反-2-丁烯的加氢产物不同
C．nOH的结构中含有酯基
D．油脂和蛋白质都是能发生水解反应的高分子化合物

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