Question

19．甲醇（CH₃OH）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)，也可以直接用做燃料．已知
CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）；
△Ha=-443.64kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；
△H_b=-566.0kJ•mol^-1
（1）試寫出CH₃OH（1）在氧氣中完全燃燒生成CO₂和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式：
2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1
（2）甲醇作為燃料，它的優(yōu)點(diǎn)是燃燒時(shí)排放的污染物少，從而不僅能緩解能源緊張和溫室效應(yīng)的問題，還能改善大氣質(zhì)量．試?yán)�用�?）中的熱化學(xué)方程式計(jì)算，完全燃燒20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸汽時(shí)，放出的熱量為454.15kJ，生成的CO₂氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積是14L
（3）科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇和氧氣以強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，可使手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電，據(jù)此回答下列問題：
甲醇在負(fù)極反應(yīng)；電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
（4）利用電池可實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種電解法制取Fe（OH）₂的實(shí)驗(yàn)裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色．下列說法中正確的是ABD（填序號(hào)）
A．電源中的a一定為正極，b一定為負(fù)極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H⁺+2e^-→H₂↑
若將所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空氣中，其顏色變化是白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法可知，化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱成正比，并注意標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，根據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫來回答；
（2）化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱成正比，根據(jù)熱化學(xué)方程式的以及來計(jì)算回答；
（3）燃料電池中，負(fù)極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境書寫電極反應(yīng)；
（4）A、A端做陽極是鐵，B端析出氫氣可驅(qū)趕原溶液中溶解的少量氧氣；
B．陽極上鐵失電子得到亞鐵離子，陰極上氫離子放電，所以可以電解質(zhì)溶液可以選取氯化鈉溶液；
C．陽極應(yīng)該用鐵電極，陰極用惰性電極亦可；
D．陰極上得電子生成氫氣．
若將所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空氣中，會(huì)被氧化為氫氧化鐵沉淀．

解答 解：（1）已知：①CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）；△Ha=-443.64kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H_b=-566.0kJ•mol^-1
反應(yīng)①×2+②得到2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=2（-443.64kJ•mol^-1）+（-566.0kJ•mol^-1）=-1453.8 kJ•mol^-1，故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1；
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1；
（2）根據(jù)反應(yīng)：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1；完全燃燒64g甲醇釋放出的熱量是1453.8kJ，生成二氧化碳是2mol，完全燃燒20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸汽時(shí)，放出的熱量為$\frac{1453.8×20}{64}$kJ=454.15kJ，生成的CO₂氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積是$\frac{2×20}{64}×22.4$L=14L，故答案為：454.15；14；
（3）在甲醇燃料電池中，負(fù)極是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：負(fù)；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）A、因?yàn)樯�成的氫氣將裝置中原有氧氣帶出，且氫氣的密度小于水，所以氫氣從B端陰極析出，A電極則是鐵做陽極失去電子生成亞鐵離子，所以“a”為正極，“b”為負(fù)極，故A正確；
B、因?yàn)殛枠O是鐵，活潑電極作陽極時(shí)，陽極材料鐵失電子生成亞鐵離子，陰極上氫離子放電，生成氫氣，所以能生成氫氧化亞鐵白色沉淀，則電解液選用NaCl溶液不影響實(shí)驗(yàn)，故B正確；
C、陽極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，故C錯(cuò)誤；
D、陽極應(yīng)該用鐵電極，陰極可以是鐵也可以是其他惰性電極，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，氫氣能防止氫氧化亞鐵被氧化而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，所以電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，故D正確；故選：ABD；若將所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空氣中，會(huì)被氧化為氫氧化鐵沉淀現(xiàn)象是白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案為：ABD；白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫方法、蓋斯定律的應(yīng)用以及燃料電池的工作原理知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，題目較簡(jiǎn)單．