Question

甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。工业生产甲醇的常用方法是CO(g)＋2H₂(g)===CH₃OH(g)  ΔH＜0。

（1）在25℃、101 kPa下，1 g甲醇（液态）完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为                           。

（2）工业上利用甲醇制备氢气常用的方法之一是甲醇蒸气重整法。此方法当中的一个主要反应为CH₃OH(g)===CO(g)＋2H₂(g)，说明该反应能自发进行的原因                          。

（3）甲醇燃料电池由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。其工作原理如右图，质子交换膜左右两侧的溶液均为1L 1.5 mol/L H₂SO₄ 溶液。

①通入气体a的电极是电池的______________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为_______________；

②当电池中有2 mol e^－发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为__________________（忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽）。

Answer

（1） CH3OH(l)+3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) △H＝-32Q kJ·mol-1

（2）△S＞0 (是一个熵增的反应) （3）①负 CH3OH-6e-+H2O＝CO2↑+6H+ ②24g

【解析】

试题分析：（1）在25℃、101 kPa下，1 g甲醇（液态）完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则1mol甲醇即32g甲醇完全燃烧放热32QkJ，所以表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) △H＝-32Q kJ·mol-1。

（2）根据△H-T△S＜0可知反应CH3OH（g）CO（g）+2H2（g）能自发进行的原因是正反应是熵增加的反应，即△S＞0。

（3）①根据装置图可知a电极是电子流出的一极，则通入的是甲醇，该电极是负极，电极反应式为CH3OH—6e—＋H2O＝CO2↑＋6H＋。b通入的是氧气，电极反应式为O2＋4e—＋4H＋＝2H2O，所以当电池中有2mol e－发生转移时，左侧消耗1/3mol水，右侧产生1mol水，则左右两侧溶液的质量之差为1/3mol×18g/mol＋1mol×18g/mol＝24g。

考点：考查反应自发性、热化学方程式，原电池原理，电解池原理的应用