Question

12．用CO₂和H₂合成CH₃OH具有重要意义，即可解决环境问题，又可解决能源危机．
（1）已知：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H═-725.5KJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H═-565.6KJ•mol^-1
请写出工业上用CO₂和H₂合成CH₃OH（l）的热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-122.9KJ/mol；
（2）甲醇可以作为燃料电池的燃料，使用酸性电解质，该电池负极反应的电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
（3）用CH₃OH一空气燃料电池做电源，用石墨电极电解CuSO₄溶液，则电解总反应的离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，通电一段时间后，向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为1.12L．

Answer 1

分析 （1））①CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-565.6kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，②×$\frac{3}{2}$-①得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），据此计算；
（2）燃料电池的负极是燃料失电子的氧化反应；
（3）用CH₃OH-空气燃料电池做此装置的电源．电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，根据原子守恒计算氧气的体积．

解答 解：（1）①CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-565.6kJ•mol^-1，
根据盖斯定律，②×$\frac{3}{2}$-①得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）
所以△H=$\frac{3}{2}$×（-565.6KJ/mol）-（-725.5kJ/mol）=-122.9KJ/mol，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-122.9KJ/mol；
（2）甲醇可以作为燃料电池的燃料，使用酸性电解质，该电池负极反应的电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）用CH₃OH-空气燃料电池做此装置的电源，电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电而析出铜，阳极上电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，总反应式：2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，向溶液中加入8gCuO固体后可使溶液恢复到电解前的浓度，则阳极上析出氧气的质量等于氧化铜中氧原子的质量，根据原子守恒知，氧气的体积=$\frac{8g}{80g/mol}$=1.12L，故答案为：2Cu²⁺+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑；1.12．

点评 本题考查了用盖斯定律计算反应热、电化学原理等知识，难度中等，在电化学计算中要巧用守恒法解题．