Question

【題目】甲醇是人們開發(fā)和利用的一種新能源。已知：

①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.8 kJ/mol

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192.9 kJ/mol

(1)甲醇蒸氣完全燃燒的熱化學反應方程式為______________。

(2)反應②中的能量變化如圖所示，則ΔH2＝________ kJ/mol(用E1、E2表示)。

(3)H2(g)的燃燒熱為________。

(4)目前工業(yè)上利用CO2來生產燃料甲醇，可將CO2變廢為寶．已知常溫常壓下：

①CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H1=﹣354.8kJmol﹣1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=﹣566kJmol﹣1

則反應2CO2（g）+4H2O（g）═2CH3OH（l）+3O2（g）△H=________．

(5)氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的電池總反應式均為2H2＋O2===2H2O。酸式電池中的電解質是酸，其負極反應可表示為2H2－4e－===4H＋，則其正極反應可表示為_____________

(6)根據(jù)下式所表示的氧化還原反應設計一個原電池：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ ．裝置采用燒杯和鹽橋，請畫出原電池的裝置圖（標出電極材料和電解質溶液）______________________

Answer 1

【答案】 CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ/mol E1－E2 －285.9 kJ/mol +1275.6kJmol﹣1 O2＋4H+＋4e－＝2H2O

【解析】分析：（1）根據(jù)蓋斯定律書寫；

（2）根據(jù)ΔH＝E生成物－E反應物計算；

（3）在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量是燃燒熱，據(jù)此判斷；

（4）根據(jù)蓋斯定律書寫；

（5）根據(jù)原電池中正極發(fā)生得到電子的還原反應分析；

（6）該反應中，Cu失去電子，作負極，鐵離子得到電子，在正極放電，以此解答該題。詳解：（1）已知：

①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　ΔH1＝－571.8 kJ/mol

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192.9 kJ/mol

則根據(jù)蓋斯定律可知①+②即得到甲醇蒸氣完全燃燒的熱化學反應方程式為CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ/mol。

（2）ΔH＝E生成物－E反應物，則根據(jù)圖像中的能量變化關系圖可知ΔH2＝（E1－E2）kJ/mol。

（3）根據(jù)2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　ΔH1＝－571.8 kJ/mol可知H2(g)的燃燒熱為－285.9 kJ/mol。

（4）已知：

①CH3OH（l）+O2（g）＝CO（g）+2H2O（g）△H1=﹣354.8kJmol﹣1

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H2=﹣566kJmol﹣1

則根據(jù)蓋斯定律可知－（②+①×2）即得到反應2CO2（g）+4H2O（g）＝2CH3OH（l）+3O2（g）的△H=+1275.6kJmol﹣1；

（5）氧氣在正極通入，得到電子，由于電解質溶液顯酸性，則其正極反應可表示為O2＋4H+＋4e－＝2H2O；

（6）該反應中，Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價、Fe元素化合價由+3價變?yōu)?2價，所以Cu作負極，比Cu不活潑的金屬或導電的非金屬作正極，氧化反應的燒杯中選擇氯化銅為電解質，還原反應中選擇FeCl3溶液為電解質溶液，裝置圖為。