Question

現(xiàn)已確認，CO、SO₂和NO_x的排放是造成大氣污染的重要原因．
（1）用CO₂和氫氣合成CH₃OH具有重要意義，既可以解決環(huán)境問題，還可解決能源危機．已知CH₃OH具有重要意義，既可以解決環(huán)境問題，還可解決能源危機．已知CH₃OH、H₂的燃燒熱分別為-726.5kJ/mol、-285.8kJ/mol，寫出工業(yè)上用CO₂和H₂合成CH₃OH的熱化學方程式：______．
（2）用鉑作電極，一極通入空氣，一極通入CH₃OH（l），與KOH溶液可組成燃料電池，其負極反應式為______．溶液中的陰離子向______極定向移動．
（3）如圖是一個電化學裝置示意圖，用CH₃OH-空氣燃料電池作此裝置的電源．
①如果A為粗銅，B為純銅，C為CuSO₄溶液．該原理的工業(yè)生產意義是______．
②如果A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液．通電后，若B極增重10.8g，該燃料電池理論上消耗______mol甲醇．（計算
結果保留兩位有效數(shù)字）
（4）常溫下向1L、0.2mol/L NaOH溶液中通入4.48L（標準狀況）的SO₂（忽略混合后溶液體積的變化），若測得溶液的pH＜7，則溶液中c（SO₃^2-）_______c（H₂SO₃）（填“＞”、“＜”、或“=”）．有關該溶液中離子濃度關系的判斷正確的是______（填字母編號）．
A．c（SO₃^2-）十c（OH^-）+c（HSO₃^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）
B．c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）=0.2mol/L
C．c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）十c（OH^-）
D．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學方程式，根據蓋斯定律計算CO₂和H₂合成CH₃OH的焓變，進而書寫熱化學方程式；
（2）在燃料電池中，負極上是燃料失電子的反應，電解質的陰離子向負極移動；
（3）①陽極為粗銅，陰極為純銅，電解質為CuSO₄溶液的電解池可以實現(xiàn)粗銅中金屬銅的精煉；
②根據電解原理和電極反應結合電子守恒定律來計算；
（4）根據氫氧化鈉和二氧化硫的反應情況來確定生成物的量，根據電荷守恒、物料守恒和質子守恒來判斷離子間濃度的大小關系．
解答：解：（1）甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學方程式分別為：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），△H₁=-1453kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l），△H₂=-571.6KJ/mol，
根據蓋斯定律，反應CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
可以看成是方程式×②-①×，所以△H=×（-571.6KJ/mol）-（-1453kJ/mol）×=-130.9KJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），△H=-130.9KJ/mol；
（2）在甲醇燃料電池中，負極上是燃料甲醇失電子的反應，當電解質是KOH溶液時，
電極反應為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-，電解質中的陰離子向負極移動，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-；負；
（3）①如果陽極為粗銅，陰極為純銅，電解質為CuSO₄溶液的電解池可以實現(xiàn)粗銅中金屬銅的精煉，即電解精煉金屬銅，故答案為：精煉粗銅；
②A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液．通電后，B極上的電極反應為：Ag⁺+e^-=Ag，當質量增重10.8g時，轉移電子0.1mol，根據甲醇燃料電池的總反應式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），可知當轉移12mol電子時，消耗甲醇的物質的量為2mol，所以當轉移0.1mol電子時，消耗甲醇的物質的量為0.017mol，
故答案為：0.017；
（4）常溫下向1L、0.2mol/L NaOH溶液中通入4.48L（標準狀況）的SO₂（忽略混合后溶液體積的變化）時，所得的溶液為0.2mol/L的亞硫酸氫鈉，溶液顯酸性，說明亞硫酸氫根的電離程度大于水解程度，A、根據電荷守恒得：2c（SO₃^2-）十c（OH^-）+c（HSO₃^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），故A錯誤；
B．根據物料守恒得：c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）=0.2mol/L，故B正確；
C．根據質子守恒得：c（H₂SO₃）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）十c（OH^-），故C正確；
D．溶液中的離子濃度大小關系為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故D錯誤．
故選BC．
點評：本題是一道綜合知識題目，考查的角度廣，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．