Question

11．（1）工業上可利用CO₂和H₂生產甲醇，方程式如下：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
又查資料得知：①CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，則表示甲醇的燃燒熱的熱化學方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃）kJ•mol^-1．
（2）以氫氧燃料電池為電源，用電解法制備Cu₂O裝置如圖所示：
①A的化學式為O₂．
②燃料電池中，OH^-的移動方向為由左向右（填“由左向右”或“由右向左”）；電解池中，陽極的電極反應式為2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O．
③電解一段時間后，欲使陰極室溶液恢復原來組成，應向其中補充一定量的H₂O（填化學式）．
④制備過程中，可循環利用的物質為H₂（填化學式）

Answer 1

分析 （（1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，依據蓋斯定律①×2+②×3+③×2計算得到；
（2）①電解池中銅為陽極，A為原電池的正極；
②原電池中，陰離子向負極移動；電解池的陽極是銅電極被氧化，可根據陽極周圍的堿性環境及電解產物來書寫電極反應式；
③電解池中發生的總反應式為2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂0+H₂↑，根據電解什么補什么的原則，可知需要補充的物質；
④燃料電池消耗的是氧氣和氫氣，電解池內溶解銅，同時得到氫氣，可知可循環利用的物質為氫氣；

解答 解：（1）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O （g）△H=Q₁kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=Q₂kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=Q₃kJ•mol^-1，依據蓋斯定律①×2+②×3+③×2得到：
表示甲醇的燃燒熱的熱化學方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2Q₁+3Q₂+2Q₃） kJ•mol^-1；
（2）①燃料電池通氧氣的極為正極，連接電解池陽極（銅電極）的極為正確，可知氣體A為氧氣，故答案為：O₂；
②原電池內陰離子向負極移動，故燃料電池內OH-的移動方向為從左向右，電解池陽極是銅被氧化，電極反應式為2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O，故答案為：由左向右；2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；
③電解池內發生的總反應式為2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu₂0+H₂↑，可知需要補充的物質是水，故答案為：H₂O；
④電解池陰極得到的氫氣可補充燃料電池消耗的氫氣，可見可循環的物質為氫氣，故答案為：H₂．

點評 本題考查蓋斯定律、電化學理論，題目難度中等，明確反應過程是解題的關鍵，計算題采取拆分法解答，簡化計算過程，注意在學習中歸納總結．