Question

13．（1）已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表：

化學(xué)鍵	C-O	C-H	H-O	O=O	C=O	C-C
鍵能/kJ•mol-1	a	b	c	d	e	f

則反應(yīng)CH₄ （g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）的△H 為-（2e+4c-4b-2d）KJ/mol．
（2）科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱△H分別為-285.8kJ•mol^-1、-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1．請回答下列問題：
①用太陽能分解10mol液態(tài)水消耗的能量是2858kJ；
②甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
③在直接以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能計(jì)算得到反應(yīng)的焓變；
（2）①由氫氣的燃燒熱可知水分解吸收的能量，然后利用化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系來計(jì)算；
②根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
③根據(jù)原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，并考慮電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)來分析．

解答 解：（1）化學(xué)反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，CH₄ （g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）的△H=（bKJ/mol×4+dKJ/mol×2）-（eKJ/mol×2+cKJ/mol×4）=-（2e+4c-4b-2d）KJ/mol；
故答案為：-（2e+4c-4b-2d）KJ/mol；
（2）①由H₂（g）的燃燒熱△H為-285.8kJ•mol^-1知，1molH₂（g）完全燃燒生成1molH₂O（l）放出熱量285.8kJ，即分解1mol H₂O（l）為1mol H₂（g）消耗的能量為285.8kJ，則分解10mol H₂O（l）消耗的能量為285.8kJ×10=2858kJ，
故答案為：2858；
②由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，則
①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知用②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-726.5kJ•mol^-1-（-283.0kJ•mol^-1）=-443.5kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
③由燃料電池是原電池的一種，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，甲醇燃燒生成二氧化碳和水，
但在酸性介質(zhì)中，正極不會(huì)生成大量氫離子，則電解質(zhì)參與電極反應(yīng)，甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．

點(diǎn)評 本題綜合性較強(qiáng)，考查知識點(diǎn)較多，注重了對高考熱點(diǎn)的考查，學(xué)生應(yīng)熟悉燃燒熱、蓋斯定律、熱化學(xué)反應(yīng)方程式等重要知識來解答．