Question

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）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
反应II：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
上述反应符合“原子经济”原则的是

 

（填“I”或“Ⅱ”）．
（2）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=

 

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．
①该电池负极的电极反应为

 

．
②工作一段时间后，测得溶液的pH

 

（填增大、不变、减小）．
③用该电池作电源，组成如图所示装置（a、b、c、d均为石墨电极），甲容器装250mL0.04mol/L CuSO₄溶液，乙容器装300mL饱和NaCl溶液，写出c电极的电极反应

 

，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

 

mL（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

 

（填写编号）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

考点：化学电源新型电池,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）反应中只产生目标产物不产生副产物的符合原子经济；
（2）根据盖斯定律计算；
（3）①负极上燃料失电子发生氧化反应；
②根据电池反应式中KOH是否参加反应确定溶液pH变化；
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）反应中只产生目标产物不产生副产物的符合原子经济，所以反应I符合原子经济，故选I；
（2）将方程式

①-②+4③

2

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

(-1275.6kJ/mol)-(-566.0kJ/mol)+4(-44.0kJ/mol)

2

=-442.8 kJ∕mol，故答案为：-442.8 kJ∕mol；
（3）①负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②该电池反应式为2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+4H₂O，该反应中KOH参加反应导致溶液中氢氧根离子浓度减小，则溶液的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=

0.03mol

4

×22.4L/mol=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，根据盖斯定律、原电池和电解池原理来分析解答即可，注意（3）③中阴极上生成的物质，为易错点．