Question

【題目】甲醇（沸點65℃）是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。

（1）常溫下，1g甲醇完全燃燒生成液態水時放出22.7kJ的熱量，寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式 ________________________________________________。

（2）現有反應CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)過程中能量變化如圖所示，寫出該反應的熱化學方程式_______________________________；

該反應在不同溫度下的化學平衡常數 K（250℃）____K（350℃）（填“大于”或“小于”）,

若恒溫恒容下，將3molCO和6molH2充入密閉容器中進行該反應，反應達到平衡，測得容器內壓強為開始時的0.6倍，CO的轉化率為_______。

（3）以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質構成燃料電池總反應為：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O，則負極的電極反應式為：________________________。

（4）如果以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽極的電極反應式為：_____________；如果電解一段時間后NaC1溶液的體積為1L，溶液中的OH-物質的量濃度為0.01 molL-1（25℃下測定），則理論上消耗氧氣的體積為_________mL（標況下）。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ·mol－1 大于 60% CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 56

【解析】(1). 甲醇的沸點是65℃，則常溫下甲醇為液體，1g甲醇完全燃燒生成液態水時放出22.7kJ的熱量，則1mol甲醇完全燃燒生成液態水時放出的熱量為：22.7kJ×32=726.4kJ，所以表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol，故答案為：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol；

(2). 據圖可知，反應CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)的△H=－(510－419)kJ/mol=－91kJ·mol－1，則該反應的熱化學方程式為：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91kJ·mol－1；因CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，化學平衡常數減小，則K（250℃）大于K（350℃）；若恒溫恒容下，將3molCO和6molH2充入密閉容器中進行該反應，反應達到平衡時，測得容器內壓強為開始時的0.6倍，在恒溫恒容的條件下，容器內氣體的壓強比等于氣體物質的量之比，根據平衡三段式法有：

CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)

起始量(mol) 3 6 0

轉化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 3－x 6－2x x

則=0.6，解得x=1.8mol，所以CO的轉化率為×100%=60%，故答案為：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91kJ·mol－1；大于；60%；

(3). 以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質構成燃料電池，總反應為：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O，在堿性條件下，燃料電池的正極反應式為3O2＋12e－＋6H2O=12OH－，利用總反應式減去正極反應式得負極反應式為：CH3OH+8OH――6e－=CO32－+6H2O，故答案為：CH3OH+8OH――6e－=CO32－+6H2O；

(4). 以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，氯離子在陽極上失電子生成氯氣，陽極的電極反應式為：2Cl－-2e－=Cl2↑；該電解池的陰極反應式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，電解一段時間后NaC1溶液的體積為1L，溶液中的OH－物質的量濃度為0.01 molL-1（25℃下測定），則溶液中OH－物質的量為1L×0.01 molL-1=0.01mol，由陰極反應式2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－可知，電路中轉移電子的物質的量為0.01mol，根據電池的正極反應式3O2＋12e－＋6H2O=12OH－得理論上消耗標準狀況下氧氣的體積為0.01mol÷4×22.4mol/L=0.056L=56mL，故答案為：2Cl－-2e－=Cl2↑；56。