Question

18．能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
反應(yīng)II：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是I（填“I”或“Ⅱ”）．
（2）已知在常溫常壓下：
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
則CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ∕mol
（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示的電池裝置．

①該電池負極的電極反應(yīng)為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小（填增大、不變、減�。�．
③用該電池作電源，組成如圖所示裝置（a、b、c、d均為石墨電極），甲容器裝250mL0.04mol/L CuSO₄溶液，乙容器裝300mL飽和NaCl溶液，寫出c電極的電極反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑；，常溫下，當(dāng)300mL乙溶液的pH為13時，斷開電源，則在甲醇電池中消耗O₂的體積為168mL（標準狀況），電解后向甲中加入適量下列某種物質(zhì)，可以使溶液恢復(fù)到原來狀態(tài)，該物質(zhì)是CD（填寫編號）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 （1）“原子經(jīng)濟性”是指在化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計成能把反應(yīng)過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）═H₂O（l）△H₃
依據(jù)蓋斯定律計算（①-②+4×③）×$\frac{1}{2}$得到熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$+2△H₃，由此分析解答；
（3）①在燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氫氧根離子被消耗；
③c電極上氯離子放電生成氯氣；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算消耗氧氣體積；根據(jù)“析出什么加入什么”的原則確定加入物質(zhì)．

解答 解：（1）根據(jù)原子經(jīng)濟知，Ⅰ沒有副產(chǎn)物，符合原子經(jīng)濟理念，Ⅱ中有副產(chǎn)物，不符合原子經(jīng)濟理念，故答案為：I；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）═H₂O（l）△H₃
依據(jù)蓋斯定律計算（①-②+4×③）×$\frac{1}{2}$得到熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$+2△H₃=$\frac{-1275.6kJ/mol-（-566.0kJ/mol）}{2}$=-442.8kJ∕mol，故答案為：-442.8kJ∕mol；
（3）①在燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氫氧根離子被消耗，所以溶液的pH減小，故答案為：減��；   
③c電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，溶液中生成n（NaOH）=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.03mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，所以消耗氧氣體積=$\frac{0.03}{4}$×22.4=168mL；甲中陽極上氫氧根離子放電生成氧氣、陰極上銅離子放電生成銅，
n（CuSO₄）=0.25L×0.04mol/L=0.01mol，銅離子完全放電時轉(zhuǎn)移電子0.02mol＜0.04mol，所以陰極上還有部分氫氣生成，所以相當(dāng)于析出CuO和水，可以加入CD使溶液恢復(fù)原狀，故選CD，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；168；CD．

點評 本題主要考查了根據(jù)蓋斯定律、原電池和電解池原理來分析解答即可，題目難度不大，注意把握從鍵能的角度計算反應(yīng)熱的方法．