Question

(1)甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ:CH₄ (g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g) ΔH="+206.0" kJ·mol^-1
Ⅱ:CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g) ΔH="-129.0" kJ·mol^-1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                        。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co²⁺氧化成Co³⁺,然后以Co³⁺作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用如图装置实现上述过程:

①写出阳极电极反应式:                       。
②写出除去甲醇的离子方程式:                   。
(3)写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的负极反应式:               。
(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图:

①电源的负极为   (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为                        。
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将      ;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为       g (忽略气体的溶解)。

Answer 1

(1)CH₄(g)+H₂O(g)=CH₃OH (g)+H₂(g) ΔH="+77.0" kJ·mol^-1
(2)①Co²⁺-e^-=Co³⁺
②6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺
(3) Al-3e^-+3HC=Al(OH)₃↓+3CO₂↑
(4)①B ②2Cl^--2e^-=Cl₂↑、CO(NH₂)₂+3Cl₂+H₂O=CO₂+N₂+6HCl
③不变 7.2

(1)Ⅰ:CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g) ΔH="+206.0" kJ·mol^-1
Ⅱ:CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g) ΔH="-129.0" kJ·mol^-1
Ⅰ+Ⅱ得:CH₄(g)+H₂O(g)=CH₃OH(g)+H₂(g) ΔH="+77.0" kJ·mol^-1
(2)根据反应原理,通电后,将Co²⁺氧化成Co³⁺,然后以Co³⁺作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化,则通电时Co²⁺失电子,阳极的电极反应式为Co²⁺-e^-=Co³⁺。除去甲醇的离子方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺。
(3)Al—空气原电池铝作负极,失电子生成铝离子,和碳酸氢钠反应生成氢氧化铝和二氧化碳。负极:Al-3e^-+3HC=Al(OH)₃↓+3CO₂↑。
(4)①由图可知产生Cl₂的电极为阳极,故A为正极,B为负极。②阳极室发生的反应首先为2Cl^--2e^-=Cl₂↑。由产物CO₂、N₂可知CO(NH₂)₂在此室被氧化,Cl₂被还原,故反应为CO (NH₂)₂+3Cl₂+H₂O=CO₂+N₂+6HCl。③阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑,同时阳极室HCl电离出的H⁺通过质子交换膜进入阴极室,从而使阴极室H⁺浓度保持不变,即pH与电解前相比不变。两极共收集到的气体n(气体)=="0.6" mol,由:
CO(NH₂)₂～3Cl₂～3H₂～CO₂～N₂
60 g     5 mol
m[CO(NH₂)₂]   0.6 mol
得:m[CO(NH₂)₂]=="7.2" g。