Question

10．固定和利用CO₂，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体．
（1）工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法．
已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
①写出CO₂和H₂反应生成气态甲醇等产物的热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol．
②下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图（a-d），其中正确的是a（填字母序号）．

（2）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置．已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如图e：
①该电池外电路电子的流动方向为从A到B（填写“从A到B”或“从B到A”）．
②工作结束后，B电极室溶液的酸性与工作前相比将不变（填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）．
③A电极附近甲醇发生的电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①Ⅰ．  H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
Ⅱ． CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ×3-Ⅱ可得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g），反应焓变也进行相应计算；
②根据①中分析可知，正反应为放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量，由于气态物质的能量高于液态物质，故生成液态产物放出的热量更多；
（2）①甲醇在负极失电子发生氧化反应，A为负极，氧气在正极得到电子发生还原反应，B为正极，电子从负极经外电路流向正极；
②B电极反应是氧气得到电子生成氢氧根离子在酸性溶液中生成水，氢离子通过交换膜移向正极，氢离子物质的量不变，溶液体积变化忽略不计，溶液中氢离子浓度不变；
③A电极是原电池负极，甲醇失电子发生氧化反应，在酸溶液中生成二氧化碳，由电荷守恒可知有H⁺生成．

解答 解：（1）①Ⅰ． H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
Ⅱ． CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ×3-Ⅱ可得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；
②根据①中分析可知，正反应为放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量，由于气态物质的能量高于液态物质，故生成液态产物放出的热量更多，图象中a符合，
故答案为：a；
（2）①甲醇在负极失电子发生氧化反应，A为负极，氧气在正极得到电子发生还原反应，B为正极，电子从负极经外电路流向正极．即电子由A极经外电路流向B极，
故答案为：从A到B；
②B电极反应是氧气得到电子生成氢氧根离子在酸性溶液中生成水，氢离子通过交换膜移向正极，氢离子物质的量不变，溶液体积变化忽略不计，溶液中氢离子浓度不变，故溶液pH不变，
故答案为：不变；
③A电极是原电池负极，甲醇失电子发生氧化反应，在酸溶液中生成二氧化碳，由电荷守恒可知有H⁺生成，电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．

点评 本题考查热化学方程式的书写、原电池等，侧重考查学生对知识的综合应用，难度中等．