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7.(1)CH3OH是一种可燃性的液体.已知3.2gCH3OH充分燃烧生成水蒸气时放热akJ,H2O(g)=H2O(l),△H=-bKJ•mol-1则表示CH3OH的燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+3H2O(l)△H=-(10a+2b)kJ/mol(反应热用含a、b的代数式表示,a、b均大于0)
(2)CH3OH-空气燃料电池是一种酸性(电解质为20%-30%的硫酸溶液)燃料电池.电池放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)如图是一个电解过程示意图,假设使用CH3OH空气燃料电池作为本过程中的电源,其中a为电解液,X和Y是两块电极板.若X、Y分别为石墨和铜,a为CuSO4溶液,则X为阴极,Y极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,反应后铜片的质量变化12.8g,则CH3OH一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气11.2L(假设空气中氧气体积分数为20%)

分析 (1)3.2gCH3OH为0.1mol,则1mol甲醇燃烧生成水蒸气放出10akJ,结合盖斯定律计算该题;
(2)燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应,碱溶液中生成碳酸钾,氧气在正极得到电子生成氢氧根离子;
(3)石墨作电极电解硫酸铜溶液,Y是阳极,阳极上OH-失电子生成O2和H2O;X、Y分别是石墨、Cu,Cu作阳极,电解硫酸铜溶液,阳极上Cu失电子发生氧化反应,阴极上铜离子得电子发生还原反应,根据转移电子守恒计算消耗空气体积.

解答 解:(1)3.2gCH3OH为0.1mol,则1mol甲醇燃烧生成水蒸气放出10akJ,又H2O(g)=H2O(l),△H=-bKJ•mol-1,则CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+3H2O(l)△H=-(10a+2b)kJ/mol,
故答案为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+3H2O(l)△H=-(10a+2b)kJ/mol;
(2)甲醇-空气燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应,在碱溶液中生成碳酸盐,氧气在正极得到电子发生还原反应,电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-
故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-
(3)石墨作电极电解硫酸铜溶液,X为阴极,Y是阳极,阳极上Cu失电子生成Cu2+,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+
若X、Y分别为石墨和铜,a为CuSO4溶液,电解硫酸铜溶液时,铜电极上铜失电子发生氧化反应,当铜片的质量变化12.8g,失去电子的物质的量=$\frac{12.8g}{64g/mol}$×2=0.4mol,
1mol氧气生成-2价氧元素得到4mol电子,则需要空气的体积=$\frac{0.4mol}{4}$×22.4L/mol÷20%÷20%=11.2L,
故答案为:阴;Cu-2e-=Cu2+;11.2.

点评 本题考查较综合,涉及电解原理、盖斯定律等知识点,为高频考点,明确化学反应原理及基本计算方法是解本题关键,难点是电极反应式的书写,注意转移电子守恒的灵活运用,题目难度不大.

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