Question

19．甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用做燃料．已知
CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）；
△Ha=-443.64kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；
△H_b=-566.0kJ•mol^-1
（1）试写出CH₃OH（1）在氧气中完全燃烧生成CO₂和H₂O（g）的热化学方程式：
2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1
（2）甲醇作为燃料，它的优点是燃烧时排放的污染物少，从而不仅能缓解能源紧张和温室效应的问题，还能改善大气质量．试利用（1）中的热化学方程式计算，完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸汽时，放出的热量为454.15kJ，生成的CO₂气体标准状况下体积是14L
（3）科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以强碱做电解质溶液的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电，据此回答下列问题：
甲醇在负极反应；电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
（4）利用电池可实现电能向化学能转化．某同学设计了一种电解法制取Fe（OH）₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．下列说法中正确的是ABD（填序号）
A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺+2e^-→H₂↑
若将所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空气中，其颜色变化是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，反应的化学方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式的书写方法可知，化学计量数与反应热成正比，并注意标明物质的聚集状态，根据盖斯定律结合热化学方程式的书写来回答；
（2）化学计量数与反应热成正比，根据热化学方程式的以及来计算回答；
（3）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，根据电解质环境书写电极反应；
（4）A、A端做阳极是铁，B端析出氢气可驱赶原溶液中溶解的少量氧气；
B．阳极上铁失电子得到亚铁离子，阴极上氢离子放电，所以可以电解质溶液可以选取氯化钠溶液；
C．阳极应该用铁电极，阴极用惰性电极亦可；
D．阴极上得电子生成氢气．
若将所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空气中，会被氧化为氢氧化铁沉淀．

解答 解：（1）已知：①CH₃OH（1）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）；△Ha=-443.64kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H_b=-566.0kJ•mol^-1
反应①×2+②得到2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=2（-443.64kJ•mol^-1）+（-566.0kJ•mol^-1）=-1453.8 kJ•mol^-1，故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1；
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1；
（2）根据反应：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.8 kJ•mol^-1；完全燃烧64g甲醇释放出的热量是1453.8kJ，生成二氧化碳是2mol，完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸汽时，放出的热量为$\frac{1453.8×20}{64}$kJ=454.15kJ，生成的CO₂气体标准状况下体积是$\frac{2×20}{64}×22.4$L=14L，故答案为：454.15；14；
（3）在甲醇燃料电池中，负极是燃料甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：负；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）A、因为生成的氢气将装置中原有氧气带出，且氢气的密度小于水，所以氢气从B端阴极析出，A电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子，所以“a”为正极，“b”为负极，故A正确；
B、因为阳极是铁，活泼电极作阳极时，阳极材料铁失电子生成亚铁离子，阴极上氢离子放电，生成氢气，所以能生成氢氧化亚铁白色沉淀，则电解液选用NaCl溶液不影响实验，故B正确；
C、阳极应该用铁电极，阴极可以是铁也可以是其他惰性电极，故C错误；
D、阳极应该用铁电极，阴极可以是铁也可以是其他惰性电极，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，氢气能防止氢氧化亚铁被氧化而导致实验失败，所以电极反应式为：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，故D正确；故选：ABD；若将所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空气中，会被氧化为氢氧化铁沉淀现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案为：ABD；白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．

点评 本题考查了热化学方程式的书写方法、盖斯定律的应用以及燃料电池的工作原理知识，属于综合知识的考查，题目较简单．