Question

9．甲醇（CH₃OH）是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
请计算1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．
①工作一段时间后，测得溶液的pH减小．（填“增大”“减小”“不变”）
②该电池负极的电极反应为CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
（3）某金属的相对原子质量为52.00，用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出3360mL（标准状况）氧气，阴极析出金属10.4g，在该含氧酸盐中金属的化合价为+3，
在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗甲醇的质量最少是3.2g（结果精确至0.1g）．

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式利用盖斯定律计算反应热并书写热化学方程式，通过热化学方程式的意义得到放出的热量；
（2）①CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氢氧根离子被消耗；
②在燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）根据转移电子相等计算该元素的化合价、消耗甲醇的质量．

解答 解：（1）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
根据盖斯定律，将已知反应$\frac{1}{2}$×（①-②+③×4）得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以该反应的△H=$\frac{1}{2}$×[（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4]=-442.8kJ•mol^-1，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1，因此1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ，
故答案为：442.8kJ；
（2）①CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氢氧根离子被消耗，所以溶液的pH减小，
故答案为：减小；
②在燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）设金属的化合价为x，则根据得失电子守恒关系可得$\frac{3360×1{0}^{-3}L}{22.4L•moL{\;}^{-1}}$×4=$\frac{10.4g}{52.00g•mol{\;}^{-1}}$×x，解得x=3，
n（O₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，得到0.15mol×4=0.6mol电子，由CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O可知，0.1mol甲醇失去0.6mol电子，因此甲醇的质量为0.1mol×32g/mol=3.2g，
故答案为：+3；3.2．

点评 本题考查较为综合，涉及反应热的计算、原电池原理，明确盖斯定律、电极反应式转移电子守恒即可解答，难度中等．