Question

14．甲醇又稱“木醇”或“木精”，沸點(diǎn)64.7℃，是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體．甲醇有毒，誤飲5～10mL能雙目失明，大量飲用會(huì)導(dǎo)致死亡．甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料，可用于制造甲醛和農(nóng)藥，并常用作有機(jī)物的萃取劑和酒精的變性劑等．

（1）工業(yè)上可利用CO₂和H₂生產(chǎn)甲醇，方程式如下：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
又查資料得知：①CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，則表示甲醇的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃）kJ•mol^-1．
（2）甲醇燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型燃料電池，下圖是以甲醇燃料電池（甲池）為電源的電解裝置．已知：A、B、C、D、E、F都是惰性電極，丙中為0.1mol/L CuSO₄溶液 （假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變），當(dāng)向甲池通入氣體a和b時(shí)，D極附近呈紅色．回答下列問題：
①a物質(zhì)是CH₃OH，A電極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
②乙裝置中的總化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑．
③當(dāng)乙裝置中C電極收集到224mL（標(biāo)況下）氣體時(shí)，丙中溶液的pH=1．

Answer 1

分析 （1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，依據(jù)蓋斯定律①×2+②×3+③×2得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）甲為原電池，乙、丙為電解池，當(dāng)向甲池通入氣體a和b時(shí)，D極附近呈紅色，說明D為電解池的陰極，C為電解池的陽極，b為正極，a為負(fù)極，E為陽極，F(xiàn)為陰極；
①a為甲醇電極商十點(diǎn)鐘發(fā)生氧化反生成碳酸鹽；
②乙中是電極飽和食鹽水；
③依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算所得溶液的PH．

解答 解：（1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，依據(jù)蓋斯定律①×2+②×3+③×2得到：
表示甲醇的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃） kJ•mol^-1；
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃） kJ•mol^-1；
（2）甲為原電池，乙、丙為電解池，當(dāng)向甲池通入氣體a和b時(shí)，D極附近呈紅色，說明D為電解池的陰極，C為電解池的陽極，b為正極，a為負(fù)極，E為陽極，F(xiàn)為陰極；
①上述分析可知a物質(zhì)為甲醇，電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②乙中是電極飽和食鹽水，生成氯氣和氫氣、氫氧化鈉溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
故答案為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
③當(dāng)乙裝置中C電極收集到224mL（標(biāo)況下）氣體時(shí)，生成氯氣物質(zhì)的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，電子轉(zhuǎn)移0.02mol，丙中電解硫酸銅的反應(yīng)為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，電子轉(zhuǎn)移4mol，反應(yīng)2mol硫酸銅，生成硫酸2mol，電子轉(zhuǎn)移0.02mol，生成硫酸0.01mol，氫離子濃度=0.02mol，c（H⁺）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，溶液的pH=1
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，原電池原理的理解應(yīng)用和電解池中溶液PH的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．