Question

目前工业上利用CO₂来生产燃料甲醇，可将CO₂变废为宝．
Ⅰ．已知常温常压下：
①CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）△H₁=-354.8 kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566 kJ?mol^-1
则反应2CO₂（g）+4H₂O（g）=2CH₃OH（l）+3O₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1；
Ⅱ．如图是一个化学过程的示意图．已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O
（1）请回答图中甲、乙两池的名称．甲电池是

 

装置，乙池是

 

装置；
（2）请回答下列电极的名称：通入CH₃OH的电极名称是

 

，B（石墨）电极的名称是

 

；
（3）通入O₂的电极的电极反应式为：

 

，A（Fe）电极的电极反应式为

 

；
（4）乙池中反应的化学方程式为

 

；
（5）电解一段时间后，乙池中A（Fe）极的质量增加5.4g时，且溶液的体积为500mL，求所得溶液在25℃时的pH=

 

，甲池中消耗O₂为

 

mL（标准状况下）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：I．根据盖斯定律结合已知热化学方程式构建目标方程式再计算反应热；
II．（1）甲装置中能自发的发生氧化还原反应是一个燃料电池；乙有外加电源，所以是电解池．
（2）根据得失电子判断正负极，根据外加电源判断阴阳极．
（3）氧气在正极上得电子；Fe为阴极，阴极上银离子得电子；
（4）依据电子守恒和电解的实质写出化学方程式；
（5）根据电解方程式计算生成的氢离子的物质的量和浓度；根据得失电子数相等找出银与氧气的关系式，然后计算

解答： 解：I．已知常温常压下：
①CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（g）△H=-354.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
根据目标方程式，改写方程式①和②，把方程式①反写乘以2，再把方程②反写，然后二者相加，即得到目标方程，所以△H=-△H₁×2-△H₂=+1275.68kJ/mol，
故答案为：+1275.68；
II．（1）甲装置中能自发的发生氧化还原反应是一个燃料电池，所以甲是把化学能转变为电能的装置，是原电池；乙有外加电源，所以是电解池；
故答案为：原电池；电解池；
（2）根据2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O知，CH₃OH发生氧化反应，所以该电极是负极，O₂ 发生还原反应，所以该电极是正极；石墨与原电池的正极相连，所以B石墨电极是阳极．
故答案为：负极；阳极；
（3）根据2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O知，CH₃OH发生氧化反应，所以该电极是负极，O₂ 得电子和水反应生成氢氧根离子，发生还原反应，所以该电极是正极；石墨与原电池的正极相连，所以石墨电极是阳极该电极上发生氧化反应，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；铁电极是阴极，该电极上银离子得电子发生还原反应，电极反应为：4Ag⁺+4e^-=4Ag；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；4Ag⁺+4e^-=4Ag；
（4）乙池中离子放电顺序为：阳离子 Ag⁺＞H⁺，阴离子OH^-＞NO₃ ^-，阴极电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；阳极电极反应为：4Ag⁺+4e^-=4Ag；依据电子守恒和电解的实质写出化学方程式：4AgNO₄+2H₂O

通电  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃
故答案为：4AgNO₄+2H₂O

通电  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（5）乙池中A（Fe）极是阴极，阴极的质量增加5.40g是银，其物质的量为

5.4g

108g/mol

=0.05mol，
由4AgNO₄+2H₂O

通电  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃
得生成的硝酸为0.05mol，则氢离子为0.05mol，其浓度为：

n

V

=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以pH=1；
根据得失电子数相等，氧气与银的关系式为：
O₂--------4Ag
22.4L    4mol
VL    0.05mol
则V=0.28L=280ml
故答案为：1；280．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、原电池和电解池的工作原理的应用，主要考查了是电池判断、电极判断，电解方程式的书写、电子守恒的应用等，题目难度中等．