Question

为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，科学家正在研究如何将CO₂转化为可利用的资源．目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
（1）图1表示该反应过程中能量变化，则该反应为______反应（填“吸热”或“放热”），判断依据是______；
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图2所示的电池装置．
①该电池正极的电极反应式为：______；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为：______；
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：______；
（4）为了消除污染，在一定条件下，向含有甲醇的废水中加入一定量的稀硝酸，会有N₂等物质生成．若参加反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为6：5，写出该反应的化学方程式______；在此反应过程中若消耗32g 甲醇，将转移______mol 电子．

Answer 1

（1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应，故答案为：放热；反应物的总能量高于生成物的总能量；
（2）①原电池正极发生还原反应，氧气在正极放电，碱性条件下生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②该原电池实质为甲醇燃烧生成二氧化碳与水，二氧化碳在与氢氧化钾反应生成碳酸钾与水，该原电池总的反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，
故答案为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；
（3）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由盖斯定律，①-②+③×4得2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l），故△H=-1275.6kJ∕mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4=-885.6 kJ∕mol，
故CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol；
（4）反应中硝酸为氧化剂，甲醇为还原剂，根据电子转移守恒，令C元素在氧化产物的化合价为a，则：
6×5=5×[a-（-2）]，解得a=4，故氧化产物为CO₂，反应方程式为：5CH₃OH+6HNO₃=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O，
甲醇的物质的量为

32g

32g/mol

=1mol，反应C元素化合价由-2价升高为+4，故转移电子的物质的量为1mol×[4-（-2）]=6mol，
故答案为：5CH₃OH+6HNO₃=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O；6；