Question

【题目】甲醇(CH3OH)可用于制造甲醛(HCHO)和农药等。甲醇脱氢法制备甲醛的反应为CH3OH→HCHO + H2。回答下列问题:

(1)甲醇脱氢转化为甲醛的能量变化如图所示。

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

(2)CH3OH可表示为 。已知化学键的键能如下表所示:

①CH3OH的电子式为______。

②2mol CH3OH中化学键都断裂，需要____L (填“吸收"或‘放出")__________ kJ能量。

(3)氢气是目前的理想能源之一。

①氢能不属于______(填字母)。

A.可再生能源 B.新能源 C.化石能源

②氢气直接燃烧产生大量的热为了提高氢气的利用率，可将氢气设计成一种燃料电池，其结构如图所示。

气体乙是________ (填“氧气”或“氢气")，电极a发生的反应是______( 填“氧化反应"或“还原反应”)，当电路中通过电子数目为3.01x1024时，消耗氧气和氢气的总物质的量是_________________________________。

Answer 1

【答案】大于 吸收 4070 C 氢气 还原反应 3.75mol

【解析】

从反应物、生成物总的能量图像上判断反应是放热反应还是吸热反应；化学反应的本质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，旧化学键的断裂需要吸收能量，新化学键的形成释放能量；在原电池工作中，正、负极得失电子守恒。

（1）从反应物、生成物总的能量图像上可以看出1mol HCHO和1mol H2的总能量大于1mol CH3OH的能量，该反应为放热反应；

（2）①CH3OH的电子式为；

②化学反应中，化学键的断裂需要吸收能量，2mol CH3OH中含有3mol C-H、1mol C-O键、1mol H-O键，故2mol CH3OH中化学键都断裂，需要吸收的能量：6mol×415kJ·mol 1+2mol×326kJ·mol 1+2mol×464kJ·mol 1=4070kJ；

（3）①氢气是一种高效而无污染的理想新能源，属于可再生能源，不属于化石能源；

②原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，H+移向a极，故a极为正极，b极为负极，负极发生氧化反应、正极发生还原反应，气体乙是氢气；电极a发生的反应是还原反应；a极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，b极的电极反应式为：H2-2e-=2H+，当电路中通过电子数目为3.01x1024时，电子的物质的量为=5mol，故n(O2)==1.25mol，n(H2)==2.5mol， 所以当电路中通过电子数目为3.01x1024时，消耗氧气和氢气的总物质的量是：1.25mol+2.5mol=3.75mol。