Question

【題目】甲醇(CH3OH)可用于制造甲醛(HCHO)和農(nóng)藥等。甲醇脫氫法制備甲醛的反應(yīng)為CH3OH→HCHO + H2。回答下列問題:

(1)甲醇脫氫轉(zhuǎn)化為甲醛的能量變化如圖所示。

1mol HCHO和1mol H2的總能量_________(填“大于”或“小于")1 mol CH3OH的能量。

(2)CH3OH可表示為 。已知化學(xué)鍵的鍵能如下表所示:

①CH3OH的電子式為______。

②2mol CH3OH中化學(xué)鍵都斷裂，需要____L (填“吸收"或‘放出")__________ kJ能量。

(3)氫氣是目前的理想能源之一。

①氫能不屬于______(填字母)。

A.可再生能源 B.新能源 C.化石能源

②氫氣直接燃燒產(chǎn)生大量的熱為了提高氫氣的利用率，可將氫氣設(shè)計(jì)成一種燃料電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

氣體乙是________ (填“氧氣”或“氫氣")，電極a發(fā)生的反應(yīng)是______( 填“氧化反應(yīng)"或“還原反應(yīng)”)，當(dāng)電路中通過電子數(shù)目為3.01x1024時(shí)，消耗氧氣和氫氣的總物質(zhì)的量是_________________________________。

Answer 1

【答案】大于 吸收 4070 C 氫氣 還原反應(yīng) 3.75mol

【解析】

從反應(yīng)物、生成物總的能量圖像上判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂，新化學(xué)鍵的形成，舊化學(xué)鍵的斷裂需要吸收能量，新化學(xué)鍵的形成釋放能量；在原電池工作中，正、負(fù)極得失電子守恒。

（1）從反應(yīng)物、生成物總的能量圖像上可以看出1mol HCHO和1mol H2的總能量大于1mol CH3OH的能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（2）①CH3OH的電子式為；

②化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵的斷裂需要吸收能量，2mol CH3OH中含有3mol C-H、1mol C-O鍵、1mol H-O鍵，故2mol CH3OH中化學(xué)鍵都斷裂，需要吸收的能量：6mol×415kJ·mol 1+2mol×326kJ·mol 1+2mol×464kJ·mol 1=4070kJ；

（3）①氫氣是一種高效而無污染的理想新能源，屬于可再生能源，不屬于化石能源；

②原電池工作時(shí)，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，H+移向a極，故a極為正極，b極為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)、正極發(fā)生還原反應(yīng)，氣體乙是氫氣；電極a發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)；a極的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O，b極的電極反應(yīng)式為：H2-2e-=2H+，當(dāng)電路中通過電子數(shù)目為3.01x1024時(shí)，電子的物質(zhì)的量為=5mol，故n(O2)==1.25mol，n(H2)==2.5mol， 所以當(dāng)電路中通過電子數(shù)目為3.01x1024時(shí)，消耗氧氣和氫氣的總物質(zhì)的量是：1.25mol+2.5mol=3.75mol。