Question

14．甲醇又称“木醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体．甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡．甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等．

（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
又查资料得知：①CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃）kJ•mol^-1．
（2）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置．已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1mol/L CuSO₄溶液 （假设反应前后溶液体积不变），当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色．回答下列问题：
①a物质是CH₃OH，A电极的电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
②乙装置中的总化学反应方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑．
③当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时，丙中溶液的pH=1．

Answer 1

分析 （1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，依据盖斯定律①×2+②×3+③×2得到所需热化学方程式；
（2）甲为原电池，乙、丙为电解池，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色，说明D为电解池的阴极，C为电解池的阳极，b为正极，a为负极，E为阳极，F为阴极；
①a为甲醇电极商十点钟发生氧化反生成碳酸盐；
②乙中是电极饱和食盐水；
③依据电极反应和电子守恒计算所得溶液的PH．

解答 解：（1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，依据盖斯定律①×2+②×3+③×2得到：
表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃） kJ•mol^-1；
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃） kJ•mol^-1；
（2）甲为原电池，乙、丙为电解池，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色，说明D为电解池的阴极，C为电解池的阳极，b为正极，a为负极，E为阳极，F为阴极；
①上述分析可知a物质为甲醇，电极反应为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案为：CH₃OH；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②乙中是电极饱和食盐水，生成氯气和氢气、氢氧化钠溶液，反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
故答案为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
③当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时，生成氯气物质的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，电子转移0.02mol，丙中电解硫酸铜的反应为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，电子转移4mol，反应2mol硫酸铜，生成硫酸2mol，电子转移0.02mol，生成硫酸0.01mol，氢离子浓度=0.02mol，c（H⁺）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，溶液的pH=1
故答案为：1．

点评 本题考查了盖斯定律的计算应用，原电池原理的理解应用和电解池中溶液PH的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．