(2010•浙江)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO
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解题思路:(1)反应CO(g)+2H2(g)

高温

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CH3OH (g)△H1的焓变可以根据表内的化学键键能计算,焓变=反应物键能总和-生成物键能总和;

(2)依据(1)反应热化学方程式和题干一氧化碳燃烧热化学方程式、氢气燃烧热化学方程式,结合盖斯定律计算得到;

(3)依据平衡常数的概念分析写出,依据化学平衡影响因素和平衡移动原理分析判断;

(4)甲醇-空气燃料电池是甲醇和氧气反应的氧化还原反应,甲醇在反应中失去电子发生氧化反应在原电池中做负极,反应生成二氧化碳,氧气再正极上得到电子生成氢氧根离子,依据质子交换最终生成水;电极反应依据电池反应和正极电极反应计算得到.

(1)CO(g)+2H2(g)

高温

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CH3OH (g),反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到,焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和,依据图表提供的化学键的键能计算得到,)△H1=C≡O+2H-H-(3C-H+C-O+H-O)=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-(3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol)=-116 kJ•mol-1,故答案为:-116 kJ•mol-1

(2)①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),△H1=-116 kJ•mol-1 (反应Ⅰ)

②CO(g)+[1/2]O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ•mol-1(反应Ⅱ)

③H2(g)+[1/2]O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ•mol-1(反应Ⅲ)

根据盖斯定律③×2+②-①得到:

CH3OH(l)+[1/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H4=-651 kJ•mol-1

故答案为:-651 kJ•mol-1 ;与CO和H2相比,甲醇作为汽车动力燃料的优点是:单位体积供能量多;密度大易于运输;单位产能耗氧量较少;

故答案为:单位体积供能量多;密度大易于运输;单位产能耗氧量较少;

(3)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g),△H1=-116 kJ•mol-1 (反应Ⅰ)

平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2);提高甲醇的产率需要平衡正向进行,反应是放热反应,是气体体积减小的反应,所以,降低温度;增加反应气体的压强;将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去;

故答案为:K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2);降低温度、增加反应气体的压强、将反应生成的甲醇及时冷凝从反应体系中移去;增加反应气体的压强;

(4)①甲醇-空气燃料电池是甲醇和氧气反应的氧化还原反应,甲醇在反应中失去电子发生氧化反应在原电池中做负极,反应生成二氧化碳,氧气再正极上得到电子生成氢氧根离子,依据质子交换最终生成水;所以a放出CO2;b通入甲醇水溶液;c通入O2;d流出水;标注如图:

②电池反应为:2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);

电池正极反应为:O2+4H++4e-=2H2O;

电池反应-正极反应×3得到负极电极反应为:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+

故答案为:CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+

点评:

本题考点: 反应热和焓变;化学电源新型电池;化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素.

考点点评: 本题考查了化学反应的反应热的计算、原电池的产物判断和电极判断,电极反应,盖斯定律的计算应用,理解概念是关键,原电池原理是常考重点,题目难度中等.