题目

题型：不详难度：来源：

甲醇（）是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。
（1）利用工业废气中的可制取甲醇，其反应为：
常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：                               
                                        。
（2）为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了的 晶体，在高温下它能传导离子。电池工作时正极反应为                                                               。
若以该电池为电源，用石墨做电极电解100mL含有如下离子的溶液。

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象）阳极上收集到氧气的物质的量为       mol。
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将氧化成，然后以做氧化剂把水中的甲醇氧化成而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式                    ；
②除去甲醇的离子反应为：，该过程中被氧化的元素是            ，当产生标准状况下2.24L时，共转移电子      mol。

答案

（1）（2分）
（2） （2分）  0.1（2分）
（3）①（2分） ②C或碳（2分）  0.6（2分）

解析

试题分析：（1）左图中转化为时能量变化为－41 Kl·mol^－1，右图中转化为时能量变化为：419 Kl·mol^－1—510 Kl·mol^－1= －9Kl·mol^－1，则由二氧化碳和氢气制备甲醇的能量变化为－41 Kl·mol^－1+（－9Kl·mol^－1）=—50 Kl·mol^－1
（2）为提高甲醇燃料的利用率，在燃料电池的一个电极通入空气，此时空气作为正极，而甲醇气体作为负极，正极反应式为：。当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时，说明电解过程分别产生了O₂、Cl₂、H₂，则此时阳极上收集到氧气的物质的量为0.1mol。
（3）由题意，通电后将氧化成说明所在的电极为阳极，则阳极反应式为：，CH₃OH作为阴极，被氧化，其中被氧化的是甲醇中的C元素，当产生标准状况下2.24L时，说明共产生了0.1mol，则共转移电子0.6 mol。
点评：将有机化合物制作成相应的燃料电池，符合绿色化学与可持续发展理念，此种类型的题目为高考重要考点，体现了化学与生活息息相关，也加强了学生的化学设计与探究意识。