Question

15．（1）某甲醇燃料电池原理如图1所示．

①M区发生反应的电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为0.16g（忽略溶液体积变化）．
（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
CH₃OH（g）=CH₃OH（l）△H=-b kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1；
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-d kJ•mol^-1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①首先根据氢离子的移动方向来确定正负极，然后根据原电池原理，最后书写电极反应式；
 ②整个电路中转移电子的数目相等，可以根据电子转移的数目相同来列出已知物质和未知物质之间关系式，然后通过关系来求解；
（2）应用盖斯定律解题，始终抓住目标反应和已知反应之间的关系应用数学知识来解．

解答 解：（1）①M区是质子流出的一极，应是原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
 ②用惰性电极，电解饱和食盐水总的电极反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2 OH^-，pH值变为13时，pOH=1，C（OH^-）=10^-1mol/L，n（OH^-）=10^-1mol/L×300mL×10^-3L/mL=0.03mol，由方程式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2 OH^- 
可知  CH₃OH～6e^-～6OH^-
       32g        6mol
       m（CH₃OH）  0.03mol
则m（CH₃OH）=32g×0.03mol÷6mol=0.16g，
故答案为：0.16g；
（2）应用盖斯定律解题，△H=-△H₁-△H₂+$\frac{3}{2}$△H₃+2△H₄=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1，所以CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1，故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1．

点评 本题考查了电极反应式的书写，以及盖斯定律的应用，综合性强，但难度不大．