Question

甲醇（）是重要的能源物質(zhì)，研究甲醇具有重要意義。

（1）利用工業(yè)廢氣中的可制取甲醇，其反應(yīng)為：

常溫常壓下已知下列反應(yīng)的能量變化如圖所示：

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式：                               

                                        。

（2）為提高甲醇燃料的利用率，科學(xué)家發(fā)明了一種燃料電池，電池的一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是摻入了的 晶體，在高溫下它能傳導(dǎo)離子。電池工作時(shí)正極反應(yīng)為                                                               。

若以該電池為電源，用石墨做電極電解100mL含有如下離子的溶液。

電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時(shí)（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象）陽(yáng)極上收集到氧氣的物質(zhì)的量為       mol。

（3）甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后將氧化成，然后以做氧化劑把水中的甲醇氧化成而凈化。實(shí)驗(yàn)室用下圖裝置模擬上述過(guò)程：

①寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式                    ；

②除去甲醇的離子反應(yīng)為：，該過(guò)程中被氧化的元素是            ，當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L時(shí)，共轉(zhuǎn)移電子      mol。

 

Answer 1

【答案】

（1）（2分）

（2） （2分）  0.1（2分）

（3）①（2分） ②C或碳（2分）  0.6（2分）

【解析】

試題分析：（1）左圖中轉(zhuǎn)化為時(shí)能量變化為－41 Kl·mol^－1，右圖中轉(zhuǎn)化為時(shí)能量變化為：419 Kl·mol^－1—510 Kl·mol^－1= －9Kl·mol^－1，則由二氧化碳和氫氣制備甲醇的能量變化為－41 Kl·mol^－1+（－9Kl·mol^－1）=—50 Kl·mol^－1

（2）為提高甲醇燃料的利用率，在燃料電池的一個(gè)電極通入空氣，此時(shí)空氣作為正極，而甲醇?xì)怏w作為負(fù)極，正極反應(yīng)式為：。當(dāng)兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時(shí)，說(shuō)明電解過(guò)程分別產(chǎn)生了O₂、Cl₂、H₂，則此時(shí)陽(yáng)極上收集到氧氣的物質(zhì)的量為0.1mol。

（3）由題意，通電后將氧化成說(shuō)明所在的電極為陽(yáng)極，則陽(yáng)極反應(yīng)式為：，CH₃OH作為陰極，被氧化，其中被氧化的是甲醇中的C元素，當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L時(shí)，說(shuō)明共產(chǎn)生了0.1mol，則共轉(zhuǎn)移電子0.6 mol。

考點(diǎn)：化學(xué)能源、燃料電池、離子反應(yīng)

點(diǎn)評(píng)：將有機(jī)化合物制作成相應(yīng)的燃料電池，符合綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展理念，此種類型的題目為高考重要考點(diǎn)，體現(xiàn)了化學(xué)與生活息息相關(guān)，也加強(qiáng)了學(xué)生的化學(xué)設(shè)計(jì)與探究意識(shí)。