Question

13．甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料．
（1）CO₂加氫制取低碳醇的反應如下：
反應I：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
反應II：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ/mol
則2CH₃OH（g）═CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-75.60kJ•mol^-1；
（2）圖一為甲醇燃料電池原理圖，電極B為正極（填“正”或“負”），請寫出該電池的總的化學反應方程式2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；

（3）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實驗室用圖二裝置模擬上述過程：
①寫出陽極電極反應式Co²⁺-e^-=Co³⁺；②寫出除去甲醇的離子反應方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）據(jù)蓋斯定律Ⅱ-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）的反應熱；
（2）通入甲醇的一級為負極，發(fā)生氧化反應，通入氧氣的一級為正極，發(fā)生還原反應，甲醇在堿性條件下被氧化生成碳酸根離子和水；
（3）陽極發(fā)生氧化反應Co²⁺氧化成Co³⁺，以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂，同時生成Co²⁺．

解答 解：（1）已知：反應I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0 kJ•mol^-1
反應II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律Ⅱ-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）；△H=-75.6 kJ•mol^-1，
故答案為：-75.60 kJ•mol^-1；
（2）通入氧氣的一級為正極，發(fā)生還原反應，甲醇在堿性條件下與氧氣反應生成碳酸鉀和水，總方程式為2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，
故答案為：正；2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；
（3）陽極發(fā)生氧化反應Co²⁺氧化成Co³⁺，電極方程式為Co²⁺-e^-=Co³⁺，以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂，同時生成Co²⁺，離子方程式為6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺，
故答案為：Co²⁺-e^-=Co³⁺；6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺．

點評 本題綜合性較大，涉及熱化學方程式以及電化學知識等，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析、計算能力的考查，難度中等，注意電極方程式的書寫以及蓋斯定律的運用．