Question

13．能短缺是人類社會面臨的重大問題，世界各國都在努力尋找新能，探求綠色能的開發．甲醇是一種可再生能，是一種污染性較小，熱值較大的能，因而具有廣泛的開發價值和良好的應用前景．
（1）工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應I：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁
反應Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H₂
①上述反應符合“原子經濟”原則的是Ⅰ（填“I’’或“Ⅱ”）．
②反應I△H₁＜0（填“＞”、“=”或“＜”），說明生成物的總能量一定＜（填“＞”、“=”或“＜”）應物的總能量．
③反應Ⅱ‘反應歷程如圖1，回答下列問題；在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E₁、E₂和△H₂的變化是：E₁，減小、E₂減小、△H₂不變（填“增大”“減小”“不變”）．
（2）最新研制的一種新型甲醇（CH₃OH）電池示意圖如圖2，電池的兩極分別充人甲醇和氧氣（池內為酸性介質）．
（3）則電池工作時b（填a或b）為正極，
（4）a極的電極反應式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）①“原子經濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中；
②反應I△H₁＜0，說明反應是放熱反應，結合能量守恒判斷能量大小；
③根據催化劑的作用分析，催化劑改變反應速率，降低反應的活化能，不改變化學平衡，反應焓變和起始和終了物質能量有關，與變化過程無關；
（3）電解池與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為電解池的陰極；
（4）根據甲醇燃料電池的原理分析，燃料在負極失電子發生氧化反應，氧氣在正極得到電子發生還原反應，酸性介質中生成水．

解答 解：（1）①“原子經濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中，分析反應可知，反應Ⅰ符合“原子經濟”，
故答案為：Ⅰ；
②反應Ⅰ△H₁＜0，說明反應是放熱反應，則生成物的總能量一定小于反應物的總能量，
故答案為：＜；
③在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，降低了活化能，E₁、E₂都減小，反應焓變和起始和終了物質能量有關，與變化過程無關反應熱不變，
故答案為：減小；減小；不變；
（3）甲醇電池中，通入氧氣的b電極為正極，通入甲醇的一極為負極，
故答案為：b；
（4）在酸性介質下，甲醇放電生成CO₂，電極方程式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

點評 本題考查了反應熱、化學平衡影響因素、催化劑原理及燃料電池等，難度不大，注意掌握電解池和原電池原理的應用．