Question

Ⅰ．甲醇可作為燃料電池的原料．以CH₄和H₂O為原料，通過下列反應來制備甲醇：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ?mol^-1
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-129.0kJ?mol^-1
（1）CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CH₃OH（g）和H₂（g）的熱化學方程式為

 

．
（2）甲醇對水質會造成一定污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺作氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實驗室用如圖裝置模擬上述過程：
①完成除去甲醇的離子方程式（方框內填化學式，橫線上填計量數）：

 

Co³⁺+CH₃OH+H₂O═

 

+

 

Co²⁺+

 

②若如圖裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池，則電池負極的電極反應式：

 

．
Ⅱ．（1）NH₄Cl溶液呈酸性的原因是（用離子反應方程式表示 ）

 

．
（2）25℃時，將pH=x氨水與pH=y的硫酸（且x+y=14，x＞11）等體積混合后，所得溶液中各種離子的濃度關系正確的是

 

．
A．c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）    B．c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
C．c（NH₄⁺）+c（H⁺）＞c（SO₄^2-）+c（OH^-）      D．c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,離子濃度大小的比較

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）根據熱化學方程式和蓋斯定律計算書寫；
（2）燃料電池中，負極上燃料失電子發生氧化反應，正極上氧化劑得電子發生還原反應；
①甲醇被氧化生成二氧化碳，Co³⁺被還原生成Co²⁺；
②負極上燃料失電子發生氧化反應，注意電解質溶液是堿性溶液；
Ⅱ、（1）氯化銨溶液中銨根離子水解溶液呈酸性；
（2）X+Y=14，常溫下某氨水的pH=X，則氨水中c（OH^-）=10 ^X-14mol/L，某硫酸的pH=Y，硫酸中c（H⁺）=10^-Ymol/L，所以氨水中c（OH^-）等于硫酸中c（H⁺），一水合氨是弱電解質，硫酸是強電解質，所以氨水濃度大于硫酸，二者等體積混合，氨水過量，溶液呈堿性，根據質子守恒和電荷守恒分析解答．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ/mol
   ②CO（g）+2 H₂（g）=CH₃OH（g）△H=+129.0 kJ/mol
將方程式①-②得CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g）△H=+206.0kJ/mol-（-129.0kJ/mol）=+77.0 kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ/mol；
（2）①甲醇被氧化生成二氧化碳，Co³⁺被還原生成Co²⁺，溶液呈酸性，則生成物中含有氫離子，所以該反應離子方程式為6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺，
故答案為：6；CO₂↑；6；6H⁺；
②正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+H₂O+4e^-═4OH^-，負極是甲醇失電子在建溶液中生成碳酸鉀，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
Ⅱ、（1）氯化銨溶液中銨根離子水解溶液呈酸性，反應的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（2）X+Y=14，常溫下某氨水的pH=X，則氨水中c（OH^-）=10 ^X-14mol/L，某硫酸的pH=Y，硫酸中c（H⁺）=10^-Ymol/L，所以氨水中c（OH^-）等于硫酸中c（H⁺），一水合氨是弱電解質，硫酸是強電解質，所以氨水濃度大于硫酸，二者等體積混合，氨水過量，溶液呈堿性，
A．二者混合時，氨水過量，所以溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），故A錯誤；
B．二者混合時，氨水過量，所以溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），根據電荷守恒得c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），所以2c（SO₄^2-）＜c（NH₄⁺），離子濃度大小為c（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故B正確；
C．任何溶液中都存在電荷守恒，根據電荷守恒得根據電荷守恒得c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），c（NH₄⁺）+c（H⁺）＞c（SO₄^2-）+c（OH^-），故C正確；
D．二者混合時，氨水過量，所以溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），根據電荷守恒得c（NH₄⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），所以2c（SO₄^2-）＜c（NH₄⁺），故D錯誤；
故答案為：BC．

點評：本題考查了原電池和電解池原理、蓋斯定律等知識點，鹽類水解分析，弱電解質電離平衡和溶液中離子濃度大小比較，電荷守恒的分析應用，根據蓋斯定律書寫熱化學方程式，根據得失電子書寫電極反應式，注意電極反應式要結合電解質溶液酸堿性書寫，難度中等．