Question

【題目】甲醇是重要的工業(yè)原料。煤化工可以利用煤炭制取水煤氣從而合成甲醇：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

已知①常壓下反應(yīng)的能量變化如圖所示。

②

化學(xué)鍵	H—H	H—O	O=O
鍵能kJ/mol	436	x	496

③CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝－280 kJ/mol；

H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol

H2O(l)=H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)寫(xiě)出表示氣態(tài)甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式_______________________。

（2）H—O鍵的鍵能x為________ kJ/mol。

（3）在____(填“高溫”或“低溫”)情況下有利于CO和H2制備甲醇的反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

（4）某興趣小組同學(xué)利用甲醇燃料電池探究電浮選法處理污水的一種方式：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過(guò)電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來(lái)，具有凈化水的作用。裝置如圖所示。

甲　　　　　 　乙

①寫(xiě)出甲池的A極電極反應(yīng)式：__________________________。

②若乙池實(shí)驗(yàn)時(shí)污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，凈水效果不好，此時(shí)應(yīng)向污水中加入適量的________。

A.H2SO4 B．BaSO4 C．Na2SO4 D．NaOH E．CH3CH2OH

（5）下圖是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。

①乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為____。
②丙裝置溶液中金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖，則圖中②線表示的是__________離子的變化；反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽(yáng)離子恰好完全沉淀，需要__________mL 5．0 mol/L NaOH溶液。

Answer 1

【答案】CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol462低溫CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2OC2.24LFe2＋280

【解析】

(1)燃燒熱的熱化學(xué)方程式中,可燃物為1mol,反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物；由圖1可得熱化學(xué)方程式:①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，ΔH＝－91 kJ/mol；又已知:②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)ΔH＝－280 kJ/mol；③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律,③×2+②-①可得: CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol ；因此，本題正確答案是: CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol 。

（2）已知: H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol，H2O(l)=H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，二者相加可得: H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)　 ΔH＝－240kJ/mol，反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,則436+1/2×496-2×x=-240，計(jì)算得出x=462；因此，本題正確答案是:462。

（3）CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，ΔH＝－91 kJ/mol；ΔH<0，ΔS<0，△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故在低溫下反應(yīng)具有自發(fā)性；正確答案：低溫。

（4）①甲池的A極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O；正確答案：CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O。

②A．H2SO4能夠與氫氧化鐵反應(yīng)，錯(cuò)誤；

B．BaSO4不溶于水，不能增大導(dǎo)電能力，錯(cuò)誤；

C．Na2SO4與氫氧化鐵不發(fā)生反應(yīng)，能夠增大導(dǎo)電能力，正確；

D．NaOH能夠與顯堿性，使得生成的氫氧化鐵膠體形成沉淀，錯(cuò)誤；

E．CH3CH2OH屬于非電解質(zhì)，不能增大導(dǎo)電能力，錯(cuò)誤；

正確選項(xiàng)C。

（5）①A上先發(fā)生Cu2＋＋2e―=Cu，轉(zhuǎn)移電子0.2mol，B生成O2為0.2mol/4=0.05mol，后A上發(fā)生2H＋＋2e―=H2↑，令產(chǎn)生的H2為xmol，B上生成的O2為x/2mol，A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，xmol=x/2mol＋0.05mol，x=0.1mol，A產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L；正確答案：2.24L。

②由①轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.4mol，丙中反應(yīng)方程式為：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，①為Fe3＋共0.4mol，反應(yīng)后生成Fe2＋0.4mol，從圖中可知原來(lái)Fe2＋有0.1mol；②為Fe2＋共0.5mol，③為Cu2＋，共0.2mol，加入NaOH為（0.5mol×2＋0.2mol×2）÷ 5．0 mol/L=0.28L=280mL；正確答案：Fe2＋，280。