Question

（1）甲醇可作為燃料電池的原料．以CH₄和H₂O為原料，通過下列反應(yīng)來制備甲醇．
Ⅰ：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ?mol^-1
Ⅱ：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ?mol^-1
CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CH₃OH （g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為    ．
（2）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實驗室用如圖裝置模擬上述過程：
①寫出陽極電極反應(yīng)式    ．
②寫出除去甲醇的離子方程式    ．
（3）寫出以NaHCO₃溶液為介質(zhì)的Al-空氣原電池的電極反應(yīng)式負極    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用；
（2）①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
（3）Al-空氣原電池鋁做負極是電子生成鋁離子在碳酸氫鈉溶液中發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；
解答：解：（1）Ⅰ：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ?mol^-1
Ⅱ：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ得到CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ?mol^-1
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ?mol^-1
（2））①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
故答案為：Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫離子方程式為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
（3）以NaHCO₃溶液為介質(zhì)的Al-空氣原電池中鋁做負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋁離子，在碳酸氫鈉溶液中發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；負極的電極反應(yīng)式：
Al-3e^-+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案為：：Al-3e^-+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
點評：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用，原電池原理分析和電極反應(yīng)書寫方法，題目難度中等．