Question

目前工業(yè)上利用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇，可將CO₂變廢為寶．
Ⅰ．已知常溫常壓下：
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
則反應(yīng)2CO₂（g）+4H₂O（g）=2CH₃OH（l）+3O₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1；
Ⅱ．如圖是一個(gè)化學(xué)過(guò)程的示意圖．已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O
（1）請(qǐng)回答圖中甲、乙兩池的名稱(chēng)．甲電池是

 

裝置，乙池是

 

裝置；
（2）請(qǐng)回答下列電極的名稱(chēng)：通入CH₃OH的電極名稱(chēng)是

 

，B（石墨）電極的名稱(chēng)是

 

；
（3）通入O₂的電極的電極反應(yīng)式為：

 

，A（Fe）電極的電極反應(yīng)式為

 

；
（4）乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（5）電解一段時(shí)間后，乙池中A（Fe）極的質(zhì)量增加5.4g時(shí)，且溶液的體積為500mL，求所得溶液在25℃時(shí)的pH=

 

，甲池中消耗O₂為

 

mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：I．根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知熱化學(xué)方程式構(gòu)建目標(biāo)方程式再計(jì)算反應(yīng)熱；
II．（1）甲裝置中能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)是一個(gè)燃料電池；乙有外加電源，所以是電解池．
（2）根據(jù)得失電子判斷正負(fù)極，根據(jù)外加電源判斷陰陽(yáng)極．
（3）氧氣在正極上得電子；Fe為陰極，陰極上銀離子得電子；
（4）依據(jù)電子守恒和電解的實(shí)質(zhì)寫(xiě)出化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)電解方程式計(jì)算生成的氫離子的物質(zhì)的量和濃度；根據(jù)得失電子數(shù)相等找出銀與氧氣的關(guān)系式，然后計(jì)算

解答： 解：I．已知常溫常壓下：
①CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（g）△H=-354.8kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
根據(jù)目標(biāo)方程式，改寫(xiě)方程式①和②，把方程式①反寫(xiě)乘以2，再把方程②反寫(xiě)，然后二者相加，即得到目標(biāo)方程，所以△H=-△H₁×2-△H₂=+1275.68kJ/mol，
故答案為：+1275.68；
II．（1）甲裝置中能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)是一個(gè)燃料電池，所以甲是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，是原電池；乙有外加電源，所以是電解池；
故答案為：原電池；電解池；
（2）根據(jù)2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O知，CH₃OH發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極是負(fù)極，O₂ 發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電極是正極；石墨與原電池的正極相連，所以B石墨電極是陽(yáng)極．
故答案為：負(fù)極；陽(yáng)極；
（3）根據(jù)2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O知，CH₃OH發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極是負(fù)極，O₂ 得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電極是正極；石墨與原電池的正極相連，所以石墨電極是陽(yáng)極該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；鐵電極是陰極，該電極上銀離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4Ag⁺+4e^-=4Ag；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；4Ag⁺+4e^-=4Ag；
（4）乙池中離子放電順序?yàn)椋宏?yáng)離子 Ag⁺＞H⁺，陰離子OH^-＞NO₃ ^-，陰極電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；陽(yáng)極電極反應(yīng)為：4Ag⁺+4e^-=4Ag；依據(jù)電子守恒和電解的實(shí)質(zhì)寫(xiě)出化學(xué)方程式：4AgNO₄+2H₂O

通電  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃
故答案為：4AgNO₄+2H₂O

通電  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃；
（5）乙池中A（Fe）極是陰極，陰極的質(zhì)量增加5.40g是銀，其物質(zhì)的量為

5.4g

108g/mol

=0.05mol，
由4AgNO₄+2H₂O

通電  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃
得生成的硝酸為0.05mol，則氫離子為0.05mol，其濃度為：

n

V

=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以pH=1；
根據(jù)得失電子數(shù)相等，氧氣與銀的關(guān)系式為：
O₂--------4Ag
22.4L    4mol
VL    0.05mol
則V=0.28L=280ml
故答案為：1；280．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、原電池和電解池的工作原理的應(yīng)用，主要考查了是電池判斷、電極判斷，電解方程式的書(shū)寫(xiě)、電子守恒的應(yīng)用等，題目難度中等．