Question

世界能源消费的90%以上依靠化学技术。其中清洁燃料氢气（H₂）和甲醇（CH₃OH）是研究的热点。

(1)工业制氢有多种渠道：

①其中一个重要反应是：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）   △H。

已知：

C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）     △H₁=-394kJ/mol

2C（s，石墨）+O₂（g）=2CO（g）   △H₂=-222kJ/mol

H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）       △H₃=-242kJ/mol

则△H=___kJ/mol。

②一种“金属（M）氧化物循环制氢”的原理如图1所示。写出该流程制氢的总反应式：___。

③氢气可用于制备H₂O₂。已知：H₂（g）+A（l）=B（l）   △H₁、O₂（g）+B（l）=A（l）+H₂O₂（l）   △H₂，这两个反应均为放热反应，则H₂（g）+O₂（g）=H₂O₂（l）的△H___0（填“＞”、“＜”或“=”）。氢气可用于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：___。

(2)图-2为一定条件下1molCH₃OH（甲醇）与O₂反应时生成CO、CO₂或HCHO（甲醛）的能量变化图，反应物O₂（g）和生成物H₂O（g）略去。如有催化剂，CH₃OH与O₂反应的主反应式为：___；HCHO发生不完全燃烧的热化学方程式为：___。

Answer

-41 2H2OO2↑+2H2↑ < H2+2OH--2e-=2H2O 2CH3OH+O2═2HCHO+2H2O 2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（g） △H=-470kJ•mol-1

【解析】

(1) C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g） △H1=-394kJ/mol

2C（s，石墨）+O2（g）=2CO（g） △H2=-222kJ/mol

H2（g）+O2（g）=H2O（g） △H3=-242kJ/mol

①利用盖斯定律，可求出CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） △H。

②从流程图中可以看出，流程制氢的总反应为H2O在M的催化作用下分解生成H2和O2。

③H2（g）+A（l）=B（l） △H1<0、O2（g）+B（l）=A（l）+H2O2（l） △H2<0，利用盖斯定律，H2（g）+O2（g）=H2O2（l）的△H=△H1+△H2。氢气可用于燃料电池，碱性氢氧燃料电池的负极发生的反应为H2在碱性溶液中得电子生成H2O。

(2)如有催化剂，CH3OH与O2反应的主反应式CH3OH、O2反应生成CO2和H2O；1molHCHO发生不完全燃烧的热化学反应中，产物为CO和H2O，放热(676-283-158)kJ=235kJ。

(1) C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g） △H1=-394kJ/mol ①

2C（s，石墨）+O2（g）=2CO（g） △H2=-222kJ/mol ②

H2（g）+O2（g）=H2O（g） △H3=-242kJ/mol ③

①利用盖斯定律①-②×-③，可求出CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） △H=-394kJ/mol+111 kJ/mol+242kJ/mol=-41kJ/mol。答案为：-41；

②从流程图中可以看出，流程制氢的总反应为H2O在M的催化作用下分解生成H2和O2，反应方程式为2H2OO2↑+2H2↑。答案为：2H2OO2↑+2H2↑；

③H2（g）+A（l）=B（l） △H1<0、O2（g）+B（l）=A（l）+H2O2（l） △H2<0，利用盖斯定律，H2（g）+O2（g）=H2O2（l）的△H=△H1+△H2<0。氢气可用于燃料电池，碱性氢氧燃料电池的负极发生的反应为H2在碱性溶液中得电子生成H2O，电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O。答案为：<；H2+2OH--2e-=2H2O；

(2)如有催化剂，CH3OH与O2反应的主反应为CH3OH、O2反应生成CO2和H2O，化学方程式为2CH3OH+O2═2HCHO+2H2O；1molHCHO发生不完全燃烧的热化学反应中，产物为CO和H2O，放热(676-283-158)kJ=235kJ，热化学方程式为2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（g） △H=-470kJ•mol-1。答案为：2CH3OH+O2═2HCHO+2H2O；2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（g） △H=-470kJ•mol-1。