Question

Ⅰ在催化劑作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇。用工業(yè)廢氣中的可制取甲醇，其反應(yīng)為：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O 常溫常壓下已知下列反應(yīng)的能量變化如圖示：

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式：                               。

Ⅱ硼氫化鈉（NaBH₄）是有機(jī)合成中的重要還原劑。最新研究發(fā)現(xiàn)，以NaBH₄和H₂O₂為原料，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，可以設(shè)計(jì)成全液流電池，其工作原理如圖所示，假設(shè)電池工作前左右兩槽溶液的體積各為1L，回答下列問題：

（1）電極b為            （填“正極”或“負(fù)極”），電極a上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為                                      。

（2）電池工作時(shí)，Na⁺向      極（填“a”或“b”）移動(dòng)，當(dāng)左槽產(chǎn)生0．0125molBO₂^—離子時(shí)，右槽溶液pH=           

（3）用該電池電解一定濃度的CuSO₄溶液至無色后繼續(xù)電解一段時(shí)間。斷開電路，向溶液中加入0．1molCu(OH)₂，溶液恢復(fù)到電解之前狀態(tài)，則電解過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為_________

 

Answer 1

【答案】

ⅠCO₂（g）+3H₂(g)=CH₃OH(l)+H₂0(l)  △H=-50kJ/mol

Ⅱ．（1）正     BH₄^-+8OH^- -8e^- =BO₂^- +6H₂O    （2）b     13      （3）0．4N_A

【解析】

試題分析：Ⅰ如圖所示可以得出兩個(gè)熱化學(xué)方程式：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol;2H₂（g）+CO（g）=CH3OH（l）  △H=-510kJ/mol;根據(jù)蓋期定律，用后面的方程式減去前者方程式可得：CO₂（g）+3H₂(g)=CH₃OH(l)+H₂0(l)  △H=-50kJ/mol。（1）正極電極反應(yīng)式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，故電極b為正極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO₂^-，電極a反應(yīng)式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O。（2）原電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則Na⁺從a極區(qū)移向b極區(qū)。當(dāng)左槽產(chǎn)生0．0125molBO₂^—離子時(shí)，根據(jù)電子守恒，右槽生成氫氧根離子0．1mol,右槽溶液pH=13。（3）根據(jù)電子守恒原理，用該電池電解一定濃度的CuSO₄溶液至無色后繼續(xù)電解一段時(shí)間。電解方程式為：2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄ ,向溶液中加入0．1molCu(OH)₂，溶液恢復(fù)到電解之前狀態(tài)，說明有0．1mol硫酸生成，則電解過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0．2mol。

考點(diǎn)：本題考查原電池工作原理，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時(shí)注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書寫，注意化合價(jià)的變化。