Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生資源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景．
（1）已知： CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣484kJ/mol
①工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛，請寫出CH3OH（g）與O2（g）反應生成HCHO（g）和H2O（g）的熱化學方程式： ．
②在上述制備甲醛時，常向反應器中通入適當過量的氧氣，其目的是 ．
（2）工業(yè)上可用如下方法合成甲醛，化學方程式為CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學鍵	C﹣C	C﹣H	H﹣H	C﹣O	C≡O	O﹣H
鍵能/kJ/mol	348	413	436	358	x	463

請回答下列問題：
①如圖中曲線a到曲線b的措施是 ．
②已知CO中的C與O之間為三鍵，其鍵能為xkJ/mol，則x=
（3）由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電． ①該電池正極的電極反應式為 ．
②若以該電池為電源，用石墨作電極電解200mL含有如下離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl﹣	SO42﹣
c/mol/L	0.5	2	2	0.5

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件下）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶液現(xiàn)象）陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為 ．
（4）電解水蒸氣和CO2產(chǎn)生合成氣（H2+CO），較高溫度下（700﹣1000℃），在SOEC兩側電極上施加一定的直流電壓，H2O和CO2在氫電極發(fā)生還原反應產(chǎn)生O2﹣ ， O2﹣穿過致密的固體氧化物電解質(zhì)層到達氧電極，在氧電極發(fā)生氧化反應得到純O2 ． 由右圖可知A為直流電源的（填“正極”或“負極”），請寫出以H2O為原料生成H2的電極反應式： ．

Answer 1

【答案】
（1）2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=﹣316kJ?mol﹣1；提高甲醇的轉(zhuǎn)化率
（2）加入催化劑；1097
（3）O2+2H2O﹣4e﹣=4OH﹣；3.2g
（4）負極；H2O+2e﹣=H2↑+O2﹣
【解析】解：（1）①已知：①CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）△H=+84kJ/mol；②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣484kJ/mol，將2×①+②得到CH3OH（g）與O2（g）反應生成HCHO（g）和H2O（g）的熱化學方程式為2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=﹣316 kJmol﹣1 ， 所以答案是：2CH3OH（g）+O2（g）=2HCHO（g）+2H2O（g）△H=﹣316 kJmol﹣1；②增大反應物濃度，則使平衡正向移動，提高甲醇的轉(zhuǎn)化率，所以答案是：提高甲醇的轉(zhuǎn)化率；（2）①曲線a到曲線b，活化能降低，應為加入催化劑，所以答案是：加入催化劑；②CO（g）+2H2（g）CH3OH （g）的焓變=反應物總鍵能之和﹣生成物總鍵能之和，設CO中碳氧鍵的鍵能為X，結合圖表提供的化學鍵的鍵能，則△H═X+2×436KJ/mol﹣（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=（419﹣510）kJmol﹣1=﹣91kJmol﹣1 ， 解得：X=1097KJ/mol，
所以答案是：1097；（3）①①燃料電池，電池的一個電極通 入空氣，另一個電極通入甲醇氣體，電解質(zhì)是氫氧化鈉溶液，根據(jù)原電池原理，正極電極反應是O2得到電子生成氫氧根離子﹣：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ，
所以答案是：O2+2H2O﹣4e﹣=4OH﹣；②陰極上顯示銅離子得電子，Cu2++2e﹣=Cu，200mL0.5mol/L的銅離子得電子物質(zhì)的量是0.2mol，然后是2H++2e﹣=H2↑，在陽極上是0.4mol氯離子失電子的反應，產(chǎn)生氯氣0.2mol，2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，然后是氫氧根離子失電子產(chǎn)生氧氣，4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時，假設產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是x，在陽極上產(chǎn)生氣體是（0.2+x）mol，根據(jù)電子守恒，得到0.4+4x=0.2+2（0.2+x），解得x=0.1mol，即陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為3.2 g，
所以答案是：3.2 g；（4）由圖示可知A極水、二氧化碳生成氫氣、CO，應發(fā)生還原反應，為陰極反應，則A為電源的負極，生成氫氣的反應為H2O+2e﹣=H2↑+O2﹣ ，
所以答案是：負極；H2O+2e﹣=H2↑+O2﹣ ．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱．