Question

【題目】工業上通常采取CO（g）和（g）合成（g）

(1)已知某溫度和壓強下

①

②

③

則在相同溫度和壓強下，CO（g）與（g）合成（g）的熱化學方程式__________。

若反應生成6．4g甲醇，則轉移電子的物質的量為__________。

(2)可利用甲醇燃燒反應設計一個燃料電池。如圖，用Pt作電極材料，用氫氧化鉀溶液作電解質溶液，在兩個電極上分別充入甲醇和氧氣。

①寫出燃料電池負極的電極反應式__________。

②若利用該燃料電池提供電源，與圖右邊燒杯相連，在鐵件表面鍍銅，則鐵件應是__________極（填“A”或“B”）；當鐵件的質量增重6．4g時，燃料電池中消耗氧氣的標準狀況下體積為__________L。

(3)電解法可消除甲醇對水質造成的污染，原理是：通電將氧化成，然后將甲醇氧化成CO和（用石墨烯除去）現用如圖所示裝置模擬上述過程，則在陽極的電極反應式為__________。除去甲醇的離子方程式為__________。

Answer 1

【答案】 0.8mol B 1．12 Co2+-e-=Co3+ Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

【解析】

(1)根據熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式，根據化合價變化計算轉移電子數；
(2) ①甲醇燃料電池，甲醇在負極失電子發生氧化反應，堿性溶液中生成碳酸鹽；
②根據電鍍原理分析，待鍍金屬做陰極與電源負極相連，鍍層金屬做陽極與電源正極相連，含鍍層金屬離子的電解質溶液；根據電極反應和電子守恒計算得到；
(3) 通電后，將Co2+氧化成Co3+，電解池中陽極失電子發生氧化反應，電極反應為Co2+-e-=Co3+；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+，原子守恒與電荷守恒可以知道，還原生成H+，配平書寫為：Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。

（1）①2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol；

②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6 kJ/mol；

③2CH3OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6 kJ/mol；

根據蓋斯定律：①×+②-③×得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H=-128.8 kJ/mol；

由反應式CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）可知，每生成1mol甲醇轉移4mol電子，所以生成6.4g甲醇，轉移電子的物質的量為4=0.8mol，

因此，本題正確答案是：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-128.8 kJ/mol；0.8mol；

（2）①用Pt作電極材料，用氫氧化鉀溶液作電解質溶液，在兩個電極上分別充入甲醇和氧氣，甲醇在負極失電子在堿溶液中生成鹽，負極的電極反應式為：；
因此，本題正確答案是：；
②利用該燃料電池提供電源，與圖1右邊燒杯相連，在鐵件表面鍍銅，則鐵件做電解池的陰極，陰極與電源負極連接，裝置圖中與甲醇相連的B電極是陰極；當鐵件的質量增重6.4g時，Cu2++2e-=Cu，電子轉移0.2mol，燃料電池中消耗氧氣的電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-，根據電子守恒計算消耗氧氣物質的量為=0.05mol，標準狀況下體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L；
因此，本題正確答案是：B；1.12；
（3）通電后，將Co2+氧化成Co3+，電解池中陽極失電子發生氧化反應，電極反應為Co2+-e-=Co3+；
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+，原子守恒與電荷守恒可以知道，還原生成H+，配平書寫為：Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，

因此，本題正確答案是：Co2+-e-=Co3+；Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。