Question

【題目】甲醇又稱“木醇”，是無色有酒精氣味易揮發(fā)的有毒液體。甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料，可用于制造甲醛和農(nóng)藥，并常用作有機(jī)物的萃取劑和酒精的變性劑等。

（1）工業(yè)上可利用CO2和H2生產(chǎn)甲醇，方程式如下：

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（l）＋H2O （g） △H＝Q1kJ·mol－1

又查資料得知：①CH3OH（l）＋1/2 O2（g）CO2（g）＋2H2（g） △H＝Q2kJ·mol－1

②H2O（g）=H2O（l） △H= Q3kJ·mol－1，則表示甲醇的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為______。

某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)甲醇燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如圖：

（2）為除去飽和食鹽水中的銨根離子，可在堿性條件下通入氯氣，反應(yīng)生成氮?dú)�。該反�?yīng)的離子方程式為___________________________________。

（3）過量氯氣用Na2S2O3除去，反應(yīng)中S2O32-被氧化為SO42-。若過量的氯氣為1×10-3mol，則理論上生成的SO42-為_____________mol。

（4）寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式______________________。

（5）理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如丙圖所示（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t1后，石墨電極上的電極反應(yīng)式____________，原混合溶液中 NaCl的物質(zhì)的量濃度為___________mol/L。（設(shè)溶液體積不變）

（6）當(dāng)向上述甲裝置中通入標(biāo)況下的氧氣336mL時(shí)，理論上在鐵電極上可析出銅的質(zhì)量為_____________g。

（7）若使上述電解裝置的電流強(qiáng)度達(dá)到5．0A，理論上每分鐘應(yīng)向負(fù)極通入氣體的質(zhì)量為_____________克。（已知1個(gè)電子所帶電量為1．6×10-19C，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】CH3OH（l）+3/2 O2（g）== CO2（g）+2H2O（l）ΔH=（2Q1＋3Q2＋2Q3）kJmol－1 3Cl2+2NH4++8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O 5×10-4 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 4OH--4e-=O2↑+2H2O 0.1 1.28 0.016

【解析】

（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算分析得到所需熱化學(xué)方程式；

（2）可以根據(jù)反應(yīng)物和生成物正確書寫化學(xué)方程式；

（3）依據(jù)離子方程式的定量關(guān)系計(jì)算生成硫酸根離子的量；

（4）在燃料電池的中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境來書寫電極反應(yīng)式；

（5）根據(jù)電解池的電極反應(yīng)規(guī)律來書寫電解反應(yīng)，結(jié)合電子守恒和離子的量的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；

（6）根據(jù)n=計(jì)算出氧氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)丙中圖象判斷銅離子的總物質(zhì)的量，最后根據(jù)m=nM計(jì)算出生成銅的質(zhì)量；

（7）根據(jù)Q=It和N=Q/e-結(jié)合CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O計(jì)算。

（1）根據(jù)蓋斯定律，將已知熱化學(xué)方程式中的氫氣和水蒸氣消去，得到1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是CH3OH（l）+3/2 O2（g）== CO2（g）+2H2O（l） ΔH=（2Q1＋3Q2＋2Q3）kJmol－1；

（2）銨根離子，可在堿性條件下通入氯氣，反應(yīng)生成氮?dú)�，可知氯氣被還原為Cl-，同時(shí)應(yīng)該有水生成，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Cl2+2NH4++8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O；

（3）1molS2O32-被氧化為SO42-轉(zhuǎn)移8mol電子，過量的氯氣為1×10-3mol，完全被還原轉(zhuǎn)移電子為2×10-3mol，故參加反應(yīng)的S2O32-為=0.25×10-3mol，生成的SO42-為0．25×10-3mol×2=0.5×10-3mol；

（4）在燃料電池的中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，甲醇失電子的過程為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

（5）石墨為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl-在陽極放電生成氯氣，陰極Cu2+放電生成Cu，故圖丙中Ⅰ表示陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ表示陽極產(chǎn)生的氣體，t1前電極反應(yīng)式為：陽極2Cl--4e-=Cl2↑，t2點(diǎn)后電極反應(yīng)式為：陽極4OH--4e-=O2↑+2H2O，由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=×2=0.02mol，所以c（NaCl）==0.1mol/L；

（6）標(biāo)況下的氧氣336mL的物質(zhì)的量為=0.015mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.015mol×4=0.06mol；陰極析出銅的物質(zhì)的量為=0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×64g·mol-1=1.28g；

（7）電解裝置的電流強(qiáng)度達(dá)到5.0A，每分鐘轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為=0.003mol，負(fù)極通入氣體的質(zhì)量為×32g·mol-1=0.016g。