Question

【題目】(1)工業上可利用CO2和H2生成甲醇，熱化學方程式如下：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=Q1kJ·mol-1

又查資料得知：①CH3OH(l)+1/2O2(g)CO2(g)+H2(g) △H=Q2kJ·mol-1

②H2O(g)= H2O(I) △H=Q3kJ·mol-1

則表示甲醇的燃燒熱的熱化學方程式為________________。

某同學設計了一個甲醇燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如圖：

(2)寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應式_______________________。

(3)理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如圖所示（已換算成標準狀況下的體積），寫出在t1后，石墨電極上的電極反應式___________，原混合溶液中NaCl的物質的量濃度為_______mol/L。（設溶液體積不變）

(4)當向上述甲裝置中通入標況下的氧氣336mL時，理論上在鐵電極上可析出銅的質量為_________g。

(5)已知草酸H2C2O4為弱酸。

①常溫下，下列事實能說明草酸是弱電解質的是____________。

A.向草酸鈉溶液加酚酞，溶液變紅

B.取一定量草酸溶液加水稀釋至10倍，PH變化小于1

C.草酸能使酸性KMnO4溶液褪色

D.取相同PH的草酸溶液和鹽酸，分別加入足量的大小、形狀相同的鎂條，草酸溶液反應速度快

②常溫下，0.1mol·L-1的草酸溶液與pH=13的NaOH溶液等體積混合，所得溶液的pH為6，則c(HC2O4-)+2c(C2O42-)=________________。（用準確的數學表達式表示）

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+3/2O2(g) ═CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(2Q1 +3Q2+2Q3) kJ·mol-1 CH3OH-6e+8OH═CO32+6H2O 4OH4e═O2↑+2H2O 0.1 1.28 ABD 0.05+ 10-610-8

【解析】試題分析：(1)根據蓋斯定律計算焓變；(2)通入甲醇的一極為負極，甲醇失電子被氧化生成碳酸鉀和水；(3)陰極依次發生的電極反應為 、 ，陽極依次發生 、 ；

(4)根據得失電子守恒計算析出銅的質量；(5)根據弱酸部分電離，溶液中存在電離平衡分析。

②常溫下，0.1mol·L-1的草酸溶液與pH=13的NaOH溶液濃度相同，等體積混合恰好生成草酸氫鈉。

解析：(1)

①CH3OH(l)+1/2O2(g) CO2(g)+H2(g) △H=Q2kJ·mol-1

②H2O(g)= H2O(I) △H=Q3kJ·mol-1

③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=Q1kJ·mol-1，根據蓋斯定律3×①＋2×③＋2×②得CH3OH(l)+3/2O2(g) ═CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(2Q1 +3Q2+2Q3) kJ·mol-1；(2)通入甲醇的一極為負極，甲醇失電子被氧化生成碳酸鉀和水，負極反應為CH3OH-6e+8OH═CO32+6H2O ；(3)陰極依次發生的電極反應為 、 ，陽極依次發生 、 ；石墨是陽極，Ⅱ是陽極反應曲線；鐵是陰極，Ⅰ是陰極反應曲線；根據圖像，在t1后，石墨電極上是氫氧根離子放電，電極反應式4OH4e═O2↑+2H2O；根據圖像，生成氯氣的體積為224mL(0.01mol)，原混合溶液中NaCl的物質的量濃度為0.01mol×2÷0.2L=0.1 mol/L；(4)當向甲裝置中通入標況下的氧氣336mL時，轉移電子的物質的量為 ，根據圖示，陰極發生反應時，陽極生共成0.1mol氯氣、0.05mol氧氣，共轉移電子0.04mol，所以共生成0.02mol銅，質量為1.28g。(5) ①A.向草酸鈉溶液加酚酞，溶液變紅，說明醋酸根水解，故A正確；

B.取一定量草酸溶液加水稀釋至10倍，PH變化小于1，說明草酸電離平衡正向移動，故B正確；

C.草酸能使酸性KMnO4溶液褪色，說明草酸具有還原性，故C錯誤；

D.取相同PH的草酸溶液和鹽酸，分別加入足量的大小、形狀相同的鎂條，草酸溶液反應速度快，說明草酸溶液中電離平衡正向移動，故D正確；

②常溫下，0.1mol·L-1的草酸溶液與pH=13的NaOH溶液濃度相同，等體積混合恰好生成草酸氫鈉，溶液的pH為6，根據物料守c(Na+)=0.05mol/L，恒根據電荷守恒，則

c(HC2O4-)+2c(C2O42)+ c(OH-)= c(Na+)+ c(H+)，c(HC2O4-)+2c(C2O42) = c(Na+)+ c(H+)－ c(OH-)=0.05+ 10-610-8；