Question

6．能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
则CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图1所示的电池装置．

①该电池负极的电极反应为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小（填增大、不变、减小）．
③用该电池作电源，组成如图2所示装置（a、b、c、d均为石墨电极），甲容器装250mL0.04mol/LCuSO₄溶液，乙容器装300mL饱和NaCl溶液，写出c电极的电极反应2Cl^--2e^-=Cl₂↑
常温下，当300mL乙溶液的pH为13时，断开电源，则在甲醇电池中消耗O₂的体积为168mL（标准状况），电解后向甲中加入适量下列某一种物质，可以使溶液恢复到原来状态，该物质是CD（填写编号）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）①该燃料电池中，通入甲醇的电极是分解、通入氧气的电极是正极，负极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O、正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②根据电池总反应判断；
③c电极上氯离子放电生成氯气；根据转移电子相等计算消耗氧气体积；根据“析出什么加入什么”的原则确定加入物质．

解答 解：（1）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算：①-②+③×4得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1 ；
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1 ；
（2）①该燃料电池中，通入甲醇的电极是分解、通入氧气的电极是正极，负极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O、正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②已知负极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O、正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，则电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，反应消耗氢氧根离子，所以溶液的pH减小；
故答案为：减小；
③c电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中电池反应式为2NaCl+2H₂O=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，溶液中生成n（NaOH）=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，转移电子的物质的量=0.03mol，串联电路中转移电子相等，所以消耗氧气体积=$\frac{0.03mol}{4}$=168mL；甲中阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成铜，n（CuSO₄）=0.25L×0.04mol/L=0.01mol，铜离子完全放电时转移电子0.02mol＜0.03mol，所以阴极上还有部分氢气生成，所以相当于析出CuO和水，可以加入CD使溶液恢复原状，故选CD；
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；168；CD．

点评 本题考查较综合，题目涉及盖斯定律的应用、原电池和电解池原理的应用等，题目难度中等，注意把握盖斯定律的应用方法以及原电池和电解池中电极方程式的书写方法来分析解答，注意（3）③中阴极上生成的物质，为易错点．