Question

19．已知甲醇、乙醇都是重要的有机化工原料，回答下列问题：
（1）图是一个乙醇燃料电池常温工作原理示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极．工作时M、N两个电极的质量都不减少，则下列说法正确的是C．
A．M电极的材料是石墨
B．若乙池中某一电极质量增加4.32g时，理论上消耗氧气为448mL
C．在此过程中，甲池中OH^-向通乙醇的一极移动
D．在此过程中，乙池溶液中电子从M电极向N电极移动
（2）写出乙醇燃料电池正极的电极反应式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（3）已知：甲醇脱水反应   ①2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?△H₁
甲醇制烯烃反应 ②2CH₃OH（g）=C₂H₄ （g）+2H₂O（g）?△H₂
乙醇异构化反应 ③CH₃CH₂OH（g）=CH₃OCH₃（g））?△H₃
则乙烯气相直接水合反应C₂H₄ （g）+H₂O（g）=C₂H₅OH（g）的?△H=△H₁-△H₂-△H₃（用含△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（4）工业上可利用CO或CO₂来生产甲醇．甲醇制备的相关信息如表：

化学反应及平衡常数		平衡常数数值
		500℃	800℃
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3	2.5	0.375

①据表信息推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，K₃=K₁K₂用K₁、K₂表示）．
②反应②是吸热反应（选填“吸热”“放热”）．

Answer 1

分析 （1）乙醇燃料电池中，通入乙醇的电极为负极，发生氧化反应；通入氧气的电极为正极，发生还原反应；M连接电源负极，则M为电解池的阴极，N连接电源的正极，则N为电解池的阳极；已知工作过程M、N两个电极的质量均不减少，则M为Fe、N为石墨，据此结合电子守恒进行解答；
（2）在燃料电池中，正极上是氧气发生得电子得还原反应；
（3）根据盖斯定律①-②-③可得C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）的△H；
（4）①依据平衡常数概念和表达式计算分析得到关系；
②由表中数据可知反应平衡常数随温度升高而增大，根据平衡移动原理分析．

解答 解：（1）A．M为阴极，N为阳极，两极质量都不减少，说明铁做阴极，M电极材料为铁，故A错误；
B．乙池是电解池，阴极电极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，质量增加4.32g为0.04mol，转移电子0.04mol，正极电极反应式为2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，转移0.04mol电子，需要氧气0.01mol，标准状况下体积为224mL，没有告诉在标准状况下，则氧气的体积不一定为224mL，故B错误；
C．在原电池中，阴离子移向负极，乙醇在负极反应，则甲池中氢氧根离子向乙醇的一极移动，故C正确；
D．溶液中离子定向移动形成电流，电子在电极和外电路中移动，不能在溶液中移动，故D错误；
故答案为：C；
（2）在碱性乙醇燃料电池中，正极上是氧气发生得电子得还原反应，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）甲醇脱水反应①2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）?△H₁
甲醇制烯烃反应②2CH₃OH（g）=C₂H₄ （g）+2H₂O（g）?△H₂
乙醇异构化反应③CH₃CH₂OH（g）=CH₃OCH₃（g））?△H₃
根据盖斯定律①-②-③可得：C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃，
故答案为：△H₁-△H₂-△H₃；
（4）①K₁=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$，K₂=$\frac{c（{H}_{2}O）•c（CO）}{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}$，K₃=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{{c}^{3}（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}$=K₁•K₂，
故答案为：K₁•K₂；
②分析图表数据，反应平衡常数随温度升高而增大，平衡正向进行，正反应是吸热反应，
故答案为：吸热．

点评 本题综合考查了原电池和电解池原理、盖斯定律、平衡常数的应用，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力，题目难度中等．