Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料，以CH4和H2O為原料，通過下列反應來制備甲醇：

CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJmol-1

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) △H=-129.0kJmol-1

(1)CH4(g)與H2O(g)反應生成CH3OH(g)和H2(g)的熱化學方程式為______。

(2)甲醇對水質會造成一定污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是通電后，將Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+作氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。實驗室用如圖裝置模擬上述過程：

①完成除去甲醇的離子方程式：______

Co3++CH3OH+H2O═Co2++……

②若如圖裝置中的電源為甲醇—空氣—KOH溶液的燃料電池，則電池負極的電極反應式：___。

Answer 1

【答案】CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0 kJ/mol 6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+ CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算；

（2）①通電后，將Co2+氧化成Co3+，Co3+將CH3OH氧化成CO2，自身被還原成Co2+，結合電子守恒、原子守恒和電荷守恒書寫離子方程式；

②甲醇在負極發(fā)生失電子的氧化反應，結合介質、守恒書寫電極反應式。

（1）①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ/mol

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-129.0 kJ/mol

根據蓋斯定律，將①+②得CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+206.0kJ/mol-(-129.0kJ/mol)=+77.0 kJ/mol，

故答案為：CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0 kJ/mol；

(2)①甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被還原生成Co2+，溶液呈酸性，則生成物中含有氫離子，所以該反應離子方程式為6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，

故答案為：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；

②正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O2+H2O+4e-═4OH-，負極是甲醇失電子在堿溶液中生成碳酸根，故答案為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，

故答案為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。