[题目]甲醇是一种重要的化工原料.又是一种可再生能源.具有开发和应用的广阔前景.(1)已知:CH3OH+H2(g) ΔH＝+84 kJ·mol-12H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH＝-484 kJ·mol-1①工业上常以甲醇为原料制取甲醛.请写出CH3OH(g)与O2和H2O(g)的热化学方程式: . ②在上述制备甲醛时.常向� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

(1)已知：CH3OH(g)===HCHO(g)＋H2(g) ΔH＝＋84 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1

①工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式：______________________________________________。

②在上述制备甲醛时，常向反应器中通入适当过量的氧气，其目的_________________。

(2)工业上可用如下方法合成甲醇，化学方程式为CO(g)＋2H2(g)==CH3OH(g)，已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C—C	C—H	H—H	C—O	C≡O	O—H
键能/(kJ·mol－1)	348	413	436	358	x	463

请回答下列问题：

①图1中曲线a到曲线b的措施是_________。

②已知CO中的C与O之间为叁键，其键能为x kJ/mol，则x＝________。

(3)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。

①该电池负极的电极反应式为______________________________________。

②若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有如下离子的溶液。

离子	Cu2＋	H＋	Cl－	SO42－
c/(mol·L－1)	0.5	2	2	0.5

电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为________。

(4)电解水蒸气和CO2产生合成气(H2＋CO)。较高温度下(700～1 000 ℃)，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2－，O2－穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2。由图2可知A为直流电源的________(填“正极”或“负极”)，请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：____________________。

【答案】2CH3OH(g)＋O2(g)=2HCHO(g)＋2H2O(g) ΔH＝－316 kJ·mol－1　提高甲醇的转化率，且氧气与氢气化合放热，为制备甲醛提供能量加入催化剂 1097 CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O 3.2 g 负极 H2O＋2e－===H2↑＋O2－

【解析】

(1). ① a CH3OH(g)===HCHO(g)＋H2(g) ΔH＝＋84 kJ·mol－1，b 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1，根据盖斯定律分析，a×2+b得热化学方程式为：2CH3OH(g)＋O2(g)===2HCHO(g)＋2H2O(g) ΔH＝+84kJ/mol×2-484kJ/mol=－316 kJ·mol－1。 ②根据方程式2CH3OH(g)＋O2(g)===2HCHO(g)＋2H2O(g)分析，向反应器中通入适当过量的氧气，提高甲醇的转化率，且氧气与氢气化合放热，为制备甲醛提供能量。(2) ① 反应2CH3OH(g)＋O2(g)===2HCHO(g)＋2H2O(g)由曲线a到曲线b，活化能减小，应为加入催化剂。 ② CO(g)＋2H2(g)==CH3OH(g)的焓变为反应物总键能之和-生成物总键能之和，设一氧化碳中碳氧键的键能为x，结合图表提供的化学键的键能，则ΔH＝x+2×436kJ/mol-(3×413kJ/mol+358kJ/mol+463kJ/mol)=419kJ/mol-510kJ/mol=-91 kJ·mol－1，则解得x=1097 kJ·mol－1。(3) ①燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是氢氧化钠溶液，根据原电池原理，负极电极反应为甲醇失去电子生成碳酸根离子，电极反应为：CH3OH－6e－＋8OH－=CO32－＋6H2O ；②阴极上先是铜离子得电子，生成铜单质，200mL0.5mol/L的铜离子得电子物质的量为0.2mol，然后是氢离子得到电子生成氢气，在阳极上是0.4mol氯离子失去电子的反应，产生氯气0.2mol，转移电子是0.4mol，然后是氢氧根离子失去电子产生氧气，当两极收集到相同体积的气体时，假设产生氧气的物质的量是x，在阳极上产生气体时（0.2+x）mol根据电子守恒，得到0.4+4x=0.2+2(0.2+x)，解x=0.1mol，即阳极上收集到氧气的质量为3.2 g。 (4)由图示可知A极水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳，应发生还原反应，为阴极反应，则A为电源的负极，生成氢气的反应为H2O＋2e－=H2↑＋O2－。

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（2）现向三个体积均为2L的恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，均分别充入1molCO和2molH2，发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.1kJ·mol-1。三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。