Question

甲醇是一種新型的汽車動力燃料，工業(yè)上可通過CO（CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)）和H₂化合制備甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：①CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
該反應(yīng)的原料CO和H₂本身都可作為燃料提供動力，已知這兩種物質(zhì)燃燒的熱化學(xué)方程式為：②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O （g）△H₃=-242kJ?mol^-1，斷開1mol某些化學(xué)鍵所需的最低能量數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C O	H-O
能量/kJ?mol-1	348	413	436	358	1072	463

請回答下列問題：
（1）反應(yīng)①的焓變△H₁=

 

．
（2）CH₃OH（g）燃燒生成CO₂（g）和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₄，該反應(yīng)的焓變△H₄=

 

．與CO的H₂相比，甲醇作為汽車動力燃料的優(yōu)點是

 

．
（3）甲醇-空氣燃料電池（DMFC）是一種高效能、輕污染的電動汽車的車載電池，該燃料電池的電池反應(yīng)為CH₃OH（1）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（1）．已知電解質(zhì)溶液為H₂SO₄溶液，則電池的負極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)電源新型電池

專題：

分析：（1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和計算；
（2）已知①CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O （g）△H₃=-242kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律計算CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₄；甲醇易于運輸，燃燒耗氧少；
（3）酸性條件下，負極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子．

解答： 解：（1）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g），反應(yīng)的焓變可以根據(jù)反應(yīng)物的總鍵能和生成物的總鍵能計算得到，焓變=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和，依據(jù)圖表提供的化學(xué)鍵的鍵能計算得到，△H═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-116 kJ?mol^-1，
故答案為：-116 kJ?mol^-1；
（2）已知①CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O （g）△H₃=-242kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律②-①+③×2得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₄=-283-（-116）+（-242）×2=-651kJ?mol^-1，
常溫下甲醇為液體，與CO、氫氣相比較，甲醇易于運輸，而且甲醇燃燒耗氧少；
故答案為：-651kJ?mol^-1；易于運輸，單位產(chǎn)能耗氧量較少；
（3）酸性條件下，負極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，則負極的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺；
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺．

點評：本題考查了鍵能和反應(yīng)熱的計算、蓋斯定律的應(yīng)用、燃料電池中電極方程式的書寫，題目難度中等，注意把握負極上的反應(yīng)物和產(chǎn)物以及蓋斯定律的含義．