题目内容

(1)甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I:CH4 ( g ) + H2O ( g )=CO ( g ) + 3H2 ( g )  △H =+206.0 kJ·mol-1
II:CO ( g ) + 2H2 ( g )=CH3OH ( g )      △H=—129.0 kJ·mol-1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为                
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程:

①写出阳极电极反应式                           
②写出除去甲醇的离子方程式                        
(3)写出以NaHCO3溶液为介质的Al—空气原电池的电极负极反应式,负极:           

(1)CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g)△H=+77.0 kJ?mol-1
(2)①Co2+-e-=Co3+  ②6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
(3)Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2

解析试题分析:(1)已知Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ?mol-1、Ⅱ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-129.0kJ?mol-1,则依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ得到CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2(g)△H=+77.0 kJ?mol-1
(2)①通电后,将Co2+氧化成Co3+,电解池中阳极失电子发生氧化反应,电极反应为Co2+-e-=Co3+
②以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化,自身被还原为Co2+,结合原子守恒与电荷守恒可知,还原生成H+,配平书写离子方程式为:6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+
(3)以NaHCO3溶液为介质的Al-空气原电池中铝做负极失电子发生氧化反应生成铝离子,在碳酸氢钠溶液中水解相互促进生成氢氧化铝和二氧化碳;负极的电极反应式:Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。
考点:考查热化学方程式和盖斯定律计算应用,原电池原理分析和电极反应书写

练习册系列答案
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原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应:A.NaOH+HCl=NaCl+H2O;B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
判断能否设计成原电池A.     ,B.     。(填“能”或“不能”)
(2)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:

①下列说法正确的是           
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D.两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲       乙(填“>”、“<“或“=” )
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式                        
④当乙中产生1.12L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H)=0.1 mol·L-1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为                
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池,以电极a为正极,电极b为负极,氢气为燃料,采用氢氧化钠溶液为电解液;则氢气应通入            极(填a或b,下同),电子从           极流出。

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