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【题目】甲醇又称木醇,是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料,可用于制造甲醛和农药,并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。

1)工业上可利用CO2H2生产甲醇,方程式如下:

CO2g)+3H2gCH3OHl)+H2O g △HQ1kJ·mol1

又查资料得知:①CH3OHl)+1/2 O2gCO2g)+2H2g △HQ2kJ·mol1

②H2Og=H2Ol △H= Q3kJ·mol1,则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为______

某同学设计了一个甲醇燃料电池,并用该电池电解200mL一定浓度的NaClCuSO4混合溶液,其装置如图:

2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________

3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为1×10-3mol,则理论上生成的SO42-_____________mol

4)写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式______________________

5)理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(已换算成标准状况下的体积),写出在t1后,石墨电极上的电极反应式____________,原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为___________mol/L。(设溶液体积不变)

6)当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为_____________g

7)若使上述电解装置的电流强度达到50A,理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____________克。(已知1个电子所带电量为16×10-19C,计算结果保留两位有效数字)

【答案】CH3OHl+3/2 O2g== CO2g+2H2OlΔH=2Q13Q22Q3kJmol1 3Cl2+2NH4++8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O 5×10-4 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 4OH--4e-=O2↑+2H2O 0.1 1.28 0.016

【解析】

(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到所需热化学方程式;

(2)可以根据反应物和生成物正确书写化学方程式;

(3)依据离子方程式的定量关系计算生成硫酸根离子的量;

(4)在燃料电池的中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,根据电解质环境来书写电极反应式;

(5)根据电解池的电极反应规律来书写电解反应,结合电子守恒和离子的量的关系进行计算;

(6)根据n=计算出氧气的物质的量,再根据丙中图象判断铜离子的总物质的量,最后根据m=nM计算出生成铜的质量;

(7)根据Q=It和N=Q/e-结合CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O计算。

1)根据盖斯定律,将已知热化学方程式中的氢气和水蒸气消去,得到1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式是CH3OHl+3/2 O2g== CO2g+2H2Ol ΔH=2Q13Q22Q3kJmol1

2)铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气,可知氯气被还原为Cl-,同时应该有水生成,发生反应的离子方程式为3Cl2+2NH4++8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O

31molS2O32-被氧化为SO42-转移8mol电子,过量的氯气为1×10-3mol,完全被还原转移电子为2×10-3mol,故参加反应的S2O32-=0.25×10-3mol,生成的SO42-025×10-3mol×2=0.5×10-3mol

4)在燃料电池的中,负极上是燃料发生失电子的氧化反应,在碱性环境下,甲醇失电子的过程为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

5)石墨为阳极、铁电极为阴极,开始Cl-在阳极放电生成氯气,阴极Cu2+放电生成Cu,故图丙中表示阴极产生的气体,表示阳极产生的气体,t1前电极反应式为:阳极2Cl--4e-=Cl2t2点后电极反应式为:阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O,由图可知,产生氯气为224mL,则由2Cl--2e-=Cl2可知,nNaCl=×2=0.02mol,所以cNaCl==0.1mol/L

6)标况下的氧气336mL的物质的量为=0.015mol,转移电子数为0.015mol×4=0.06mol;阴极析出铜的物质的量为=0.02mol,质量为0.02mol×64g·mol-1=1.28g

7)电解装置的电流强度达到5.0A,每分钟转移电子的物质的量为=0.003mol,负极通入气体的质量为×32g·mol-1=0.016g

练习册系列答案
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____

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