Question

(14分) 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，具有廣泛的開發和應用前景。
（1）工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應I：  CO(g) ＋ 2H₂(g)   CH₃OH(g) 
反應II： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g)  +  H₂O(g) 
上述反應符合“原子經濟”原則的是                  （填“I”或“Ⅱ”）。
（2）已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ／mol
則CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l) ΔH＝               
（3）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如下左圖所示的電池裝置。
①      該電池負極的電極反應為                          。
② 工作一段時間后，測得溶液的pH                   （填增大、不變、減小）。
③用該電池作電源，組成如下右圖所示裝置(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        ，常溫下，當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                  mL(標準狀況) ，電解后向甲中加入適量下列某一種物質，可以使溶液恢復到原來狀態，該物質是           (填寫編號) 。

A．CuO

B．CuCO3

C．Cu(OH)2

D．Cu2(OH)2CO3

Answer 1

（1） I （2分）（2） ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol（2分）
（3）①CH₃OH  + 8OH^- = CO₃^2- + 6H₂O + 6e^-（2分）      
②減小（2分）③ 2Cl^- - 2e^-=Cl₂↑  （2分）168（2分）  D（2分）

試題分析：（1）反應I原子利用率100%，符合原子經濟；（2）CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l) 
ΔH＝ΔH₁－ΔH₂ ＋2ΔH₃ = ﹣442.8 kJ∕mol；（3）堿性介質下，甲醇失去電子生成CO₃^2-，CH₃OH  + 8OH^- = CO₃^2- + 6H₂O + 6e^-或CH₃OH  + 8OH^-－ 6e^- = CO₃^2- + 6H₂O；②反應的總方程式為2CH₃OH  + 4OH^- + 3O₂ =  2CO₃^2- + 6H₂O，工作一段時間后，溶液的pH減少；③電解飽和食鹽水方程式為
2NaCl+2H₂O=" 2NaOH" + H₂+ Cl₂，反應中生成n(OH^-)="0.3×0.1=0.03mol=" n(e^-)，v(O₂)=0.03÷4×22.4×1000=168mL，甲容器中陽極產生氧氣，陰極先產生銅0.01mol，后產生氫氣0.005mol，故加入Cu₂(OH)₂CO₃才能恢復原來狀態。