Question

8．能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
反應(yīng)II：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是Ⅰ（填“I”或“Ⅱ”）．
（2）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
則CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ∕mol
（3）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1所示的電池裝置．

①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為CH₃OH+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O+6e^-．
②工作一段時間后，測得溶液的pH減�。ㄌ钤龃蟆⒉蛔�、減小）．
③用該電池作電源，組成如圖2所示裝置（a、b、c、d均為石墨電極），甲容器裝250mL0.04mol/LCuSO₄溶液，乙容器裝300mL飽和NaCl溶液，寫出c電極的電極反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑，常溫下，當(dāng)300mL乙溶液的pH為13時，斷開電源，則在甲醇電池中消耗O₂的體積為168mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），電解后向甲中加入適量下列某一種物質(zhì)，可以使溶液恢復(fù)到原來狀態(tài)，該物質(zhì)是CD（填寫編號）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 （1）“原子經(jīng)濟(jì)性”是指在化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計(jì)成能把反應(yīng)過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（3）①負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②根據(jù)電池反應(yīng)式中KOH是否參加反應(yīng)確定溶液pH變化；
③c電極上氯離子放電生成氯氣；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算消耗氧氣體積；根據(jù)“析出什么加入什么”的原則確定加入物質(zhì)．

解答 解：（1）根據(jù)原子經(jīng)濟(jì)知，Ⅰ沒有副產(chǎn)物，符合原子經(jīng)濟(jì)理念，Ⅱ中有副產(chǎn)物，不符合原子經(jīng)濟(jì)理念，
故答案為：I；
（2）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
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算：①-②+③×4得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1 ；
故答案為：-442.8kJ•mol^-1 ；
（3）①醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②反應(yīng)過程中消耗氫氧根離子，溶液pH減小，
故答案為：減��；
 ③c電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，溶液中生成n（NaOH）=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.03mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，所以消耗氧氣體積=$\frac{0.03mol}{4}$=168mL；甲中陽極上氫氧根離子放電生成氧氣、陰極上銅離子放電生成銅，n（CuSO₄）=0.25L×0.04mol/L=0.01mol，銅離子完全放電時轉(zhuǎn)移電子0.02mol＜0.03mol，所以陰極上還有部分氫氣生成，所以相當(dāng)于析出CuO和水，可以加入CD使溶液恢復(fù)原狀，故選CD，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；168；CD．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)的書寫方法，題目難度中等．