Question

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)和應用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應I：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
反應II：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
上述反應符合“原子經(jīng)濟”原則的是

 

（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=

 

（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示的電池裝置．
①該電池負極的電極反應為

 

．
②工作一段時間后，測得溶液的pH

 

（填增大、不變、減小）．
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

 

，常溫下，當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

 

mL（標準狀況），電解后向甲中加入適量下列某一種物質(zhì)，可以使溶液恢復到原來狀態(tài)，該物質(zhì)是

 

（填寫編號）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

考點：化學電源新型電池,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）反應中只產(chǎn)生目標產(chǎn)物不產(chǎn)生副產(chǎn)物的符合原子經(jīng)濟；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算；
（3）①負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應；
②根據(jù)電池反應式中KOH是否參加反應確定溶液pH變化；
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）反應中只產(chǎn)生目標產(chǎn)物不產(chǎn)生副產(chǎn)物的符合原子經(jīng)濟，所以反應I符合原子經(jīng)濟，故選I；
（2）將方程式

①-②+4③

2

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

(-1275.6kJ/mol)-(-566.0kJ/mol)+4(-44.0kJ/mol)

2

=-442.8 kJ∕mol，故答案為：-442.8 kJ∕mol；
（3）①負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②該電池反應式為2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+4H₂O，該反應中KOH參加反應導致溶液中氫氧根離子濃度減小，則溶液的pH減小，故答案為：減小；
③c電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中電池反應式為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=

0.03mol

4

×22.4L/mol=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＜0.03mol，所以陰極上還有部分氫氣生成，所以相當于析出CuO和水，可以加入CD使溶液恢復原狀，故選CD，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；168；CD．

點評：本題考查較綜合，根據(jù)蓋斯定律、原電池和電解池原理來分析解答即可，注意（3）③中陰極上生成的物質(zhì)，為易錯點．