Question

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

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

Ⅱ硼氫化鈉（NaBH₄）是有機合成中的重要還原劑。最新研究發現，以NaBH₄和H₂O₂為原料，NaOH溶液作電解質溶液，可以設計成全液流電池，其工作原理如圖所示，假設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“負極”），電極a上發生反應的電極反應式為                                      。

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

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

 

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熱化學方程式：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）正極電極反應式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，故電極b為正極，負極發生氧化反應生成BO₂^-，電極a反應式為BH₄^-+8OH^--8e^-=BO₂^-+6H₂O。（2）原電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，則Na⁺從a極區移向b極區。當左槽產生0．0125molBO₂^—離子時，根據電子守恒，右槽生成氫氧根離子0．1mol,右槽溶液pH=13。（3）根據電子守恒原理，用該電池電解一定濃度的CuSO₄溶液至無色后繼續電解一段時間。電解方程式為：2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄ ,向溶液中加入0．1molCu(OH)₂，溶液恢復到電解之前狀態，說明有0．1mol硫酸生成，則電解過程中轉移電子數目為0．2mol。

考點：本題考查原電池工作原理，涉及電極判斷與電極反應式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫，注意化合價的變化。