Question

9．甲醇（CH₃OH）是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
請計(jì)算1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為442.8kJ
（2）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置．
①工作一段時(shí)間后，測得溶液的pH減�。�（填“增大”“減小”“不變”）
②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
（3）某金屬的相對原子質(zhì)量為52.00，用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時(shí)，陽極每放出3360mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氧氣，陰極析出金屬10.4g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價(jià)為+3，
在該實(shí)驗(yàn)中，若不考慮能量的損失，電池中消耗甲醇的質(zhì)量最少是3.2g（結(jié)果精確至0.1g）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱并書寫熱化學(xué)方程式，通過熱化學(xué)方程式的意義得到放出的熱量；
（2）①CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氫氧根離子被消耗；
②在燃料電池中，負(fù)極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算該元素的化合價(jià)、消耗甲醇的質(zhì)量．

解答 解：（1）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng)$\frac{1}{2}$×（①-②+③×4）得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以該反應(yīng)的△H=$\frac{1}{2}$×[（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4]=-442.8kJ•mol^-1，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1，因此1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為442.8kJ，
故答案為：442.8kJ；
（2）①CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氫氧根離子被消耗，所以溶液的pH減小，
故答案為：減小；
②在燃料電池中，負(fù)極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）設(shè)金屬的化合價(jià)為x，則根據(jù)得失電子守恒關(guān)系可得$\frac{3360×1{0}^{-3}L}{22.4L•moL{\;}^{-1}}$×4=$\frac{10.4g}{52.00g•mol{\;}^{-1}}$×x，解得x=3，
n（O₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，得到0.15mol×4=0.6mol電子，由CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O可知，0.1mol甲醇失去0.6mol電子，因此甲醇的質(zhì)量為0.1mol×32g/mol=3.2g，
故答案為：+3；3.2．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及反應(yīng)熱的計(jì)算、原電池原理，明確蓋斯定律、電極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子守恒即可解答，難度中等．