Question

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO（CO的结构式为C≡O）和H₂化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：①CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
该反应的原料CO和H₂本身都可作为燃料提供动力，已知这两种物质燃烧的热化学方程式为：②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O （g）△H₃=-242kJ?mol^-1，断开1mol某些化学键所需的最低能量数据如下表：

化学键	C-C	C-H	H-H	C-O	C O	H-O
能量/kJ?mol-1	348	413	436	358	1072	463

请回答下列问题：
（1）反应①的焓变△H₁=

 

．
（2）CH₃OH（g）燃烧生成CO₂（g）和H₂O（g）的热化学方程式为CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₄，该反应的焓变△H₄=

 

．与CO的H₂相比，甲醇作为汽车动力燃料的优点是

 

．
（3）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染的电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应为CH₃OH（1）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（1）．已知电解质溶液为H₂SO₄溶液，则电池的负极反应式为

 

．

Answer 1

考点：有关反应热的计算,化学电源新型电池

专题：

分析：（1）依据化学反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和计算；
（2）已知①CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O （g）△H₃=-242kJ?mol^-1，
根据盖斯定律计算CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₄；甲醇易于运输，燃烧耗氧少；
（3）酸性条件下，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子．

解答： 解：（1）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g），反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到，焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和，依据图表提供的化学键的键能计算得到，△H═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-116 kJ?mol^-1，
故答案为：-116 kJ?mol^-1；
（2）已知①CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O （g）△H₃=-242kJ?mol^-1，
根据盖斯定律②-①+③×2得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₄=-283-（-116）+（-242）×2=-651kJ?mol^-1，
常温下甲醇为液体，与CO、氢气相比较，甲醇易于运输，而且甲醇燃烧耗氧少；
故答案为：-651kJ?mol^-1；易于运输，单位产能耗氧量较少；
（3）酸性条件下，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，则负极的电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺；
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺．

点评：本题考查了键能和反应热的计算、盖斯定律的应用、燃料电池中电极方程式的书写，题目难度中等，注意把握负极上的反应物和产物以及盖斯定律的含义．