Question

甲醇可作為燃料電池的原料。以CH4和H2O為原料，通過下列反應(yīng)來制備甲醇。

I：CH4 ( g ) ＋ H2O ( g )＝CO ( g ) ＋ 3H2 ( g ) 

II：CO ( g ) ＋ 2H2 ( g )＝CH3OH ( g ) 

（1）反應(yīng)（I）制得的混合氣體和水煤氣成分相同，也能形成燃料電池。下圖是利用其作原料，采用熔融碳酸鹽為電解質(zhì)的燃料電池工作原理示意圖，則該電池的負(fù)極反應(yīng)式可表示為：

                                                                              。

（2）在使用甲醇時，若有殘留，對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)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(shí)驗室用下圖裝置模擬上述過程：

①寫出陽極電極反應(yīng)式                                                             。

②寫出除去甲醇的離子方程式                                                      。

Answer 1

【考點(diǎn)】本題考查了電解、原電池原理分析和電極反應(yīng)書寫方法，題目難度中等。

【解析】（1）根據(jù)反應(yīng)的本質(zhì)可知，CO、H2兩種氣體在負(fù)極參加反應(yīng)，熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，所以電極反應(yīng)為CO＋CO32－－2e－=2CO2、H2＋CO32－－2e－=H2O＋CO2；

（2）①通電后，將Co2+氧化成Co3+，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co2+-e-=Co3+；

故答案為：Co2+-e-=Co3+；②以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，自身被還原為Co2+，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H+，配平書寫離子方程式為：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；

【答案】（8分）

（1）CO＋CO32－－2e－=2CO2（2分）、H2＋CO32－－2e－=H2O＋CO2（2分）（或CO＋ 3H2＋4CO32－－8e－=3H2O＋5CO2（4分））

（2）Co2＋－e－=Co3＋ （2分）   6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2＋6Co2＋＋6H＋（2分）