Question

能源是人类生存和发展的重要支柱．研究和有效地开发新能源在能源紧缺的今天具有重要的理论意义．已知H₂与CO反应生成CH₃OH的过程如图所示：CO的燃烧热△H₂=-bkJ?mol^-1，CH₃OH的燃烧热△H₃=-ckJ?mol^-1．请根据以上信息，回答下列有关问题：
（1）CH₃OH燃烧的热化学反应方程式为

2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2ckJ?mol^-1

．
（2）H₂的燃烧热为

a+c-b

2

KJ/mol

．
（3）一些化学键键能如下：C≡O为d kJ/mol；O=O为ekJ/mol；C=O为fkJ/mol．则由以上数据有b=

2f-d-

e

2

（用d、e、f的代数式表示）．
（4）H₂和CO的混合气体nmol，充分燃烧共放出QkJ热量，则混合气体中H₂和CO的物质的量之比为

（2bn-2Q）：（bn-an-cn+2Q）

．
（5）CO与O₂可以组成新型燃料电池，若该电池以Pt为电极，以KOH为电解质溶液，写出该燃料电池的负极反应式

CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）依据甲醇的燃烧热概念书写热化学方程式；
（2）分析图象结合甲醇和一氧化碳的燃烧热，依据盖斯定律计算氢气的燃烧热；
（3）依据反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和；
（4）依据氢气和一氧化碳燃烧的化学方程式计算；
（5）依据原电池的工作原理，结合电极反应和电池反应综合计算书写；

解答：解：（1）CH₃OH的燃烧热△H₃=-ckJ?mol^-1；燃烧热是可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，
热化学方程式为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2ckJ?mol^-1
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2ckJ?mol^-1
（2）依据甲醇和一氧化碳的燃烧热计算氢气的燃烧热：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2ckJ?mol^-1；
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-2bkJ?mol^-1；
③2H₂（g）+CO（g）=CH₃OH（l）△H=-aKJ/mol；
依据盖斯定律，③×2-②+①得到：4H₂（g）+2O₂（g）=4H₂O（l）△H=-（2a-2b+2c）KJ/mol；
依据氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，氢气的燃烧热=

a+c-b

2

KJ/mol；
故答案为：

a+c-b

2

KJ/mol
（3）一些化学键键能如下：C≡O为d kJ/mol；O=O为ekJ/mol；C=O为fkJ/mol．
反应为：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-2bkJ?mol^-1；
反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和=2d+e-2×f×2=△H=-2b
b=2f-d-

e

2

；
故答案为：2f-d-

e

2

；
（4）H₂和CO的混合气体nmol，设氢气为物质的量为X，一氧化碳物质的量为n-X；充分燃烧共放出QkJ热量
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-2bkJ?mol^-1；
2                          2b
n-X                        b（n-X）
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-（a-b+c）KJ/mol 
2                        a+c-b
X                          

X

2

（a+c-b）         
得到：b（n-X）+

x

2

（a+c-b）=Q；
计算得到：X=

2bn-2Q

3b-a-c

 混合气体中H₂和CO的物质的量之比=

2bn-2Q

3b-a-c

：

bn-an-cn+2Q

3b-a-c

=（2bn-2Q）：（bn-an-cn+2Q）
故答案为：（2bn-2Q）：（bn-an-cn+2Q）；
（5）CO与O₂可以组成新型燃料电池，若该电池以Pt为电极，以KOH为电解质溶液，发生的电池反应的离子方程式为：2CO+O₂+4OH^-=2CO₃^2-+2H₂O；
原电池的正极电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；用总反应离子方程式减去正极电极反应，化简得到负极电极反应：
CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；
故答案为：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O．

点评：本题考查了热化学方程式的书写方法，燃烧热的概念理解和应用，盖斯定律的计算应用，键能计算焓变的应用，混合物的计算分析，原电池的电极反应等，题目难度中等．