Question

【题目】工业上通常采取CO（g）和H2（g）合成CH3OH（g）

（1）已知某温度和压强下

①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) △H=－566kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1

③2CH2OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g) △H=－1275.6kJ·mol－1

则在相同温度和压强下，CO（g）与H2（g）合成CH3OH（g）的热化学方程式__________。若反应生成6.4g甲醇，则转移电子的物质的量为__________。

（2）可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如图1，用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。

①写出燃料电池负极的电极反应式__________。

②若利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是__________极（填“A”或“B”）；当铁件的质量增重6.4g时，燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为__________L。

（3）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2＋氧化成Co3＋，然后将甲醇氧化成CO2和H＋（用石墨烯除去Co2＋）现用如图2所示装置模拟上述过程，则Co2＋在阳极的电极反应式为__________。除去甲醇的离子方程式为__________。

Answer 1

【答案】CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＝-128.8 kJ/mol 0.8mol CH3OH-6e-+8OH-＝CO32-+6H2O B 1.12 Co2+-e-＝Co3+ 6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+

【解析】

（1）已知：

①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) △H=－566kJ·mol－1

②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1

③2CH2OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g) △H=－1275.6kJ·mol－1

根据盖斯定律：①×1/2+②-③得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＝-128.8 kJ/mol；

若反应生成6.4g甲醇，甲醇的物质的量是6.4g÷32g/mol＝0.2mol，反应中碳元素化合价从+2价降低到－2价，得到4个电子，则转移电子的物质的量为0.8mol。

（2）①用Pt作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，由于原电池中负极发生失去电子的氧化反应，因此甲醇在负极失电子在碱溶液中生成盐，负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-＝CO32-+6H2O；

②利用该燃料电池提供电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件做电解池的阴极，阴极与电源负极连接，装置图中与甲醇相连的B电极是阴极；当铁件的质量增重6.4g即0.1mol铜时，根据Cu2++2e-＝Cu可知电子转移0.2mol，燃料电池中消耗氧气的电极反应为O2+2H2O+4e-＝4OH-，依据电子守恒计算消耗氧气物质的量0.05mol，标准状况下体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；

（3）通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-＝Co3+；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，反应的离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+。