Question

【题目】甲醇是人们开发和利用的一种新能源。已知：

①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.8 kJ/mol

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192.9 kJ/mol

(1)甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为______________。

(2)反应②中的能量变化如图所示，则ΔH2＝________ kJ/mol(用E1、E2表示)。

(3)H2(g)的燃烧热为________。

(4)目前工业上利用CO2来生产燃料甲醇，可将CO2变废为宝．已知常温常压下：

①CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H1=﹣354.8kJmol﹣1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=﹣566kJmol﹣1

则反应2CO2（g）+4H2O（g）═2CH3OH（l）+3O2（g）△H=________．

(5)氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式均为2H2＋O2===2H2O。酸式电池中的电解质是酸，其负极反应可表示为2H2－4e－===4H＋，则其正极反应可表示为_____________

(6)根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ ．装置采用烧杯和盐桥，请画出原电池的装置图（标出电极材料和电解质溶液）______________________

Answer 1

【答案】 CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ/mol E1－E2 －285.9 kJ/mol +1275.6kJmol﹣1 O2＋4H+＋4e－＝2H2O

【解析】分析：（1）根据盖斯定律书写；

（2）根据ΔH＝E生成物－E反应物计算；

（3）在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量是燃烧热，据此判断；

（4）根据盖斯定律书写；

（5）根据原电池中正极发生得到电子的还原反应分析；

（6）该反应中，Cu失去电子，作负极，铁离子得到电子，在正极放电，以此解答该题。详解：（1）已知：

①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　ΔH1＝－571.8 kJ/mol

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192.9 kJ/mol

则根据盖斯定律可知①+②即得到甲醇蒸气完全燃烧的热化学反应方程式为CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－764.7 kJ/mol。

（2）ΔH＝E生成物－E反应物，则根据图像中的能量变化关系图可知ΔH2＝（E1－E2）kJ/mol。

（3）根据2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)　ΔH1＝－571.8 kJ/mol可知H2(g)的燃烧热为－285.9 kJ/mol。

（4）已知：

①CH3OH（l）+O2（g）＝CO（g）+2H2O（g）△H1=﹣354.8kJmol﹣1

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H2=﹣566kJmol﹣1

则根据盖斯定律可知－（②+①×2）即得到反应2CO2（g）+4H2O（g）＝2CH3OH（l）+3O2（g）的△H=+1275.6kJmol﹣1；

（5）氧气在正极通入，得到电子，由于电解质溶液显酸性，则其正极反应可表示为O2＋4H+＋4e－＝2H2O；

（6）该反应中，Cu元素化合价由0价变为+2价、Fe元素化合价由+3价变为+2价，所以Cu作负极，比Cu不活泼的金属或导电的非金属作正极，氧化反应的烧杯中选择氯化铜为电解质，还原反应中选择FeCl3溶液为电解质溶液，装置图为。