Question

【题目】甲醇是重要的工业原料。煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

已知①常压下反应的能量变化如图所示。

②

化学键	H—H	H—O	O=O
键能kJ/mol	436	x	496

③CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝－280 kJ/mol；

H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol

H2O(l)=H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol

请回答下列问题：

（1）请写出表示气态甲醇燃烧热的热化学方程式_______________________。

（2）H—O键的键能x为________ kJ/mol。

（3）在____(填“高温”或“低温”)情况下有利于CO和H2制备甲醇的反应自发进行。

（4）某兴趣小组同学利用甲醇燃料电池探究电浮选法处理污水的一种方式：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。装置如图所示。

甲　　　　　 　乙

①写出甲池的A极电极反应式：__________________________。

②若乙池实验时污水中离子浓度较小，导电能力较差，净水效果不好，此时应向污水中加入适量的________。

A.H2SO4 B．BaSO4 C．Na2SO4 D．NaOH E．CH3CH2OH

（5）下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。

①乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为____。
②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则图中②线表示的是__________离子的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要__________mL 5．0 mol/L NaOH溶液。

Answer 1

【答案】CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol462低温CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2OC2.24LFe2＋280

【解析】

(1)燃烧热的热化学方程式中,可燃物为1mol,反应生成稳定的氧化物；由图1可得热化学方程式:①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，ΔH＝－91 kJ/mol；又已知:②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝－280 kJ/mol；③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol，根据盖斯定律,③×2+②-①可得: CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol ；因此，本题正确答案是: CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol 。

（2）已知: H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol，H2O(l)=H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，二者相加可得: H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)　 ΔH＝－240kJ/mol，反应热=反应物总键能-生成物总键能,则436+1/2×496-2×x=-240，计算得出x=462；因此，本题正确答案是:462。

（3）CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，ΔH＝－91 kJ/mol；ΔH<0，ΔS<0，△H-T△S＜0反应自发进行，故在低温下反应具有自发性；正确答案：低温。

（4）①甲池的A极为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O；正确答案：CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O。

②A．H2SO4能够与氢氧化铁反应，错误；

B．BaSO4不溶于水，不能增大导电能力，错误；

C．Na2SO4与氢氧化铁不发生反应，能够增大导电能力，正确；

D．NaOH能够与显碱性，使得生成的氢氧化铁胶体形成沉淀，错误；

E．CH3CH2OH属于非电解质，不能增大导电能力，错误；

正确选项C。

（5）①A上先发生Cu2＋＋2e―=Cu，转移电子0.2mol，B生成O2为0.2mol/4=0.05mol，后A上发生2H＋＋2e―=H2↑，令产生的H2为xmol，B上生成的O2为x/2mol，A、B两极上产生的气体体积相同，xmol=x/2mol＋0.05mol，x=0.1mol，A产生的气体在标准状况下的体积为2.24L；正确答案：2.24L。

②由①转移的电子数为0.4mol，丙中反应方程式为：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，①为Fe3＋共0.4mol，反应后生成Fe2＋0.4mol，从图中可知原来Fe2＋有0.1mol；②为Fe2＋共0.5mol，③为Cu2＋，共0.2mol，加入NaOH为（0.5mol×2＋0.2mol×2）÷ 5．0 mol/L=0.28L=280mL；正确答案：Fe2＋，280。