Question

【題目】甲醇(CH3OH)可用于制造甲醛(HCHO)和農藥等。甲醇脫氫法制備甲醛的反應為CH3OH→HCHO + H2。回答下列問題:

(1)甲醇脫氫轉化為甲醛的能量變化如圖所示。

1mol HCHO和1mol H2的總能量_________(填“大于”或“小于")1 mol CH3OH的能量。

(2)CH3OH可表示為 。已知化學鍵的鍵能如下表所示:

①CH3OH的電子式為______。

②2mol CH3OH中化學鍵都斷裂，需要____L (填“吸收"或‘放出")__________ kJ能量。

(3)氫氣是目前的理想能源之一。

①氫能不屬于______(填字母)。

A.可再生能源 B.新能源 C.化石能源

②氫氣直接燃燒產生大量的熱為了提高氫氣的利用率，可將氫氣設計成一種燃料電池，其結構如圖所示。

氣體乙是________ (填“氧氣”或“氫氣")，電極a發生的反應是______( 填“氧化反應"或“還原反應”)，當電路中通過電子數目為3.01x1024時，消耗氧氣和氫氣的總物質的量是_________________________________。

Answer 1

【答案】大于 吸收 4070 C 氫氣 還原反應 3.75mol

【解析】

從反應物、生成物總的能量圖像上判斷反應是放熱反應還是吸熱反應；化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂，新化學鍵的形成，舊化學鍵的斷裂需要吸收能量，新化學鍵的形成釋放能量；在原電池工作中，正、負極得失電子守恒。

（1）從反應物、生成物總的能量圖像上可以看出1mol HCHO和1mol H2的總能量大于1mol CH3OH的能量，該反應為放熱反應；

（2）①CH3OH的電子式為；

②化學反應中，化學鍵的斷裂需要吸收能量，2mol CH3OH中含有3mol C-H、1mol C-O鍵、1mol H-O鍵，故2mol CH3OH中化學鍵都斷裂，需要吸收的能量：6mol×415kJ·mol 1+2mol×326kJ·mol 1+2mol×464kJ·mol 1=4070kJ；

（3）①氫氣是一種高效而無污染的理想新能源，屬于可再生能源，不屬于化石能源；

②原電池工作時，陽離子移向正極，陰離子移向負極，H+移向a極，故a極為正極，b極為負極，負極發生氧化反應、正極發生還原反應，氣體乙是氫氣；電極a發生的反應是還原反應；a極的電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O，b極的電極反應式為：H2-2e-=2H+，當電路中通過電子數目為3.01x1024時，電子的物質的量為=5mol，故n(O2)==1.25mol，n(H2)==2.5mol， 所以當電路中通過電子數目為3.01x1024時，消耗氧氣和氫氣的總物質的量是：1.25mol+2.5mol=3.75mol。