Question

7．（1）CH₃OH是一種可燃性的液體．已知3.2gCH₃OH充分燃燒生成水蒸氣時放熱akJ，H₂O（g）=H₂O（l），△H=-bKJ•mol^-1則表示CH₃OH的燃燒熱的熱化學方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-（10a+2b）kJ/mol（反應熱用含a、b的代數式表示，a、b均大于0）
（2）CH₃OH-空氣燃料電池是一種酸性（電解質為20%-30%的硫酸溶液）燃料電池．電池放電時，正極的電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）如圖是一個電解過程示意圖，假設使用CH₃OH空氣燃料電池作為本過程中的電源，其中a為電解液，X和Y是兩塊電極板．若X、Y分別為石墨和銅，a為CuSO₄溶液，則X為陰極，Y極的電極反應式為Cu-2e^-=Cu²⁺，反應后銅片的質量變化12.8g，則CH₃OH一空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣11.2L（假設空氣中氧氣體積分數為20%）

Answer 1

分析 （1）3.2gCH₃OH為0.1mol，則1mol甲醇燃燒生成水蒸氣放出10akJ，結合蓋斯定律計算該題；
（2）燃料電池中燃料在負極失電子發生氧化反應，堿溶液中生成碳酸鉀，氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子；
（3）石墨作電極電解硫酸銅溶液，Y是陽極，陽極上OH^-失電子生成O₂和H₂O；X、Y分別是石墨、Cu，Cu作陽極，電解硫酸銅溶液，陽極上Cu失電子發生氧化反應，陰極上銅離子得電子發生還原反應，根據轉移電子守恒計算消耗空氣體積．

解答 解：（1）3.2gCH₃OH為0.1mol，則1mol甲醇燃燒生成水蒸氣放出10akJ，又H₂O（g）=H₂O（l），△H=-bKJ•mol^-1，則CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-（10a+2b）kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-（10a+2b）kJ/mol；
（2）甲醇-空氣燃料電池中燃料在負極失電子發生氧化反應，在堿溶液中生成碳酸鹽，氧氣在正極得到電子發生還原反應，電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）石墨作電極電解硫酸銅溶液，X為陰極，Y是陽極，陽極上Cu失電子生成Cu²⁺，電極反應式為Cu-2e^-=Cu²⁺，
若X、Y分別為石墨和銅，a為CuSO₄溶液，電解硫酸銅溶液時，銅電極上銅失電子發生氧化反應，當銅片的質量變化12.8g，失去電子的物質的量=$\frac{12.8g}{64g/mol}$×2=0.4mol，
1mol氧氣生成-2價氧元素得到4mol電子，則需要空氣的體積=$\frac{0.4mol}{4}$×22.4L/mol÷20%÷20%=11.2L，
故答案為：陰；Cu-2e^-=Cu²⁺；11.2．

點評 本題考查較綜合，涉及電解原理、蓋斯定律等知識點，為高頻考點，明確化學反應原理及基本計算方法是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，注意轉移電子守恒的靈活運用，題目難度不大．