Question

17．碳是重要的短周期元素，可以形成CO、CO₂、CH₃OH（甲醇）等化合物．
（1）以CO或CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇，你認為用哪種合成設(shè)計線路更符合“綠色化學(xué)”理念：（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）．
（2）如圖所示是用于合成甲醇產(chǎn)品中甲醇含量的檢測儀．
寫出該儀器工作時的總反應(yīng)式及正極反應(yīng)式：
總反應(yīng)式2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O
正極反應(yīng)式3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“綠色化學(xué)”的特征：反應(yīng)物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子的利用率為100%；
（2）原電池中負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以燃料在負極上發(fā)生反應(yīng)，氧氣在正極上發(fā)生反應(yīng)，負極是甲醇在酸性溶液中生成二氧化碳，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)得失電子及反應(yīng)類型書寫電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）以CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g））+H₂O，以CO與H₂為原料，產(chǎn)物只有一種，符合符合“綠色化學(xué)”的思想，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）；
（2）燃料燃燒時，燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；原電池中負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以燃料在負極上發(fā)生反應(yīng)，氧氣在正極上發(fā)生反應(yīng)，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，負極上燃料失電子和水反應(yīng)生成氫離子和二氧化碳．電極反應(yīng)式為：
負極：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂，正極：3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O；3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O．

點評 本題考查較為綜合，涉及綠色化學(xué)、燃料電池，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾椋�綜合性較強，題目難度中等．